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全风化砂页岩地层隧道二次衬砌开裂成因研究 ∗
Research on the Causes of Secondary Lining Cracking of Tunnel in Fully Weathered Sand Shale Ground
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崔建航1 , 张晓平1 , 汪祥国2 , 吴英淑3 , 李玉生4 , 樊文胜4 , 肖敏4 , 翁贤杰4


( 1. 武汉大学土木建筑工程学院 ,湖北 武汉 430000;

2. 中铁十一局集团第二工程有限公司 ,湖北 十堰 442000;  3. 江西省交通运输科学研究院有限公司 ,江西 南昌 330200; 4. 江西省交通投资集团有限责任公司,江西 南昌 330025)


摘   要: 全风化砂页岩隧道施工过程中 ,围岩过度变形易引发隧道二次衬砌开裂,严重影响施工安全和线 路运营。本研究以白竺三号隧道为研究对象,通过现场裂缝调查和断面轮廓检测等技术手段,结合隧址区围岩 状况和水文地质条件,采用数值模拟等方式综合分析了隧道二次衬砌开裂的原因。研究结果表明: 隧道衬砌受 到软岩膨胀力和水压力的共同作用,以及衬砌两侧围岩性质差异所带来的围岩应力不平衡释放,最终导致纵向 裂缝产生; 隧道的环向、斜向裂缝可分成三个区段,左右两侧区段对应弯矩超出开裂弯矩,裂缝主要为受弯破 坏产生,中间区段受力状态复杂,裂缝可能是受弯、受拉和偏压共同作用导致。


关键词: 公路隧道; 风化砂页岩; 二次衬砌开裂; 成因分析

中图分类号: U455. 91      

文献标志码: A       

文章编号: 1005-8249 (2023) 03-0003-08

DOI : 10. 19860/j.cnki.issn1005-8249.2023.03.003


CUI Jianhang1 , ZHANG Xiaoping1 , WANG Xiangguo2 , WU Yingshu3 , LI Yusheng4 ,

FAN Wensheng4 , XIAO Min4 , WENG Xianjie4

( 1. School of Civil Engineering , Wuhan University , Wuhan 430072 , China;

2. China Railway 11th Bureau Group Second Engineering Co. Ltd. ,Shiyan 442000 , China;

3. Jiangxi Transportation Institute Co. Ltd. ,Nanchang 330200 , China;

4. Jiangxi Provincial Communications Investment Group Co. Ltd. ,Nanchang 330025 , China)

Abstract:During the construction of fully weathered sand shale ground tunnel, excessive deformation of surrounding rock is prone to cause the cracking of tunnel secondary lining. It will seriously affect construction safety and tunnel operation. The present study takes the Baizhu No. 3 Tunnel as the research object. By means of field crack investigation, section profile detection and other technical means, combined with surrounding rock conditions and hydrogeological conditions of tunnel site, numerical simulation is used to comprehensively analyze the causes of secondary lining cracking. The results indicate that the tunnel lining is subjected to the combined action of soft rock expansion force and water pressure, as well as the release of surrounding rock stress imbalance caused by the difference in the properties of surrounding rock on both sides of the lining, which eventually leads to the formation of longitudinal cracks. The circumferential and oblique cracks of the tunnel can be divided into three sections, and the corresponding bending moment of the left and right sections exceeds the cracking moment. The cracks are mainly generated by bending failure, and the stress state of the middle section is complex. The cracks may be caused by the combined action of bending, tension and bias.

Keywords : highway tunnel; weathered sand shale ; cracking of the secondary lining; cause analysis


∗基金项目: 湖北省自然科学基金杰出青年基金(2021 CFA081 ) ; 江西省交通投资集团有限责任公司科研项目“ 全风化页岩不良地 质隧道开挖施工及其诱发的灾害控制关键技术研究 ”(2021 C0005) 。

作者简介: 崔建航  (1998—) , 男,硕士 ,主要从事地下工程方面的科研工作。

通信作者: 张晓平  (1982—) , 男,教授 ,博士 ,主要从事地下工程 、岩土力学及工程地质等方面的研究工作。

收稿日期: 2023-01 -10