大跨土质隧道围岩应力与位移变化性态研究

大跨土质隧道，目前的设计主要采用类比法，工程中出现坍塌和围岩过量变形的情况时有发生，其根本原因是对隧道开挖过程中围岩应力和位移变化规律研究不足..本项目以相似理论为基础，采用原型围岩材料和模拟衬砌材料，进行大尺度模型试验；通过对天然岩土和加固土条件下的系列试验，实测隧道围岩和支护结构应力和位移，重点研究隧道围岩开挖条件下，拱顶区水平土拱和侧壁竖直土拱的分布规律、成拱机理和相关参数；衬砌结构和围岩之间的相互作用，围岩应力和位移的时空效应；洞形、尺寸、开挖方式等对围岩应力和位移的影响。根据实测结果，采取理论分析反演围岩力学参数，探讨锚杆等对围岩加固机理。.在此基础上，研究实际工程尺寸下隧道围岩的应力分布和位移规律，提出锚杆等围岩加固措施和支护结构的设计方法，并对大跨土质隧道施工工艺提出建议。

本项目以相似理论为基础，采用砂土模拟围岩，通过事先置入土体的圆形水带模拟隧道洞室，进行大尺度模型试验；通过对纯砂土围岩和加固条件下的系列试验，实测隧道围岩和支护结构应力，重点研究了隧道围岩开挖后，拱顶区水平土拱和侧壁竖向土压力拱的分布规律、成拱机理和相关参数；不同跨度的隧洞在开挖完成后围岩分区规律的研究；以及不同支护方式对围岩稳定性的影响。根据实测结果、理论分析与数值模拟，探讨了围岩应力变化、洞周围岩分区规律及锚杆等对围岩的加固机理。在此研究基础上，探讨了衬砌设计的优化方法，提出锚杆等围岩加固措施的设计建议。