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王鹏硕^1,2 , 高新强^1,2 , 杨志国³ , 孔    超⁴ , 万    飞³ , 关岳卓尔^1,2

 

(1. 石家庄铁道大学 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室 , 石家庄   050043;

2. 石家庄铁道大学 土木工程学院 , 石家庄   050043; 3. 中铁十八局集团有限公司 , 天津    300222;

4. 西南科技大学 土木工程与建筑学院 , 绵阳   621010)

摘  要: 针对 TBM 隧道穿越断层破碎带易发生大变形 , 甚至卡机问题 , 研究超前注浆加固措施对断层破碎带围岩的加固及变形控制效果 。基于复合材料强度理论和破碎岩体抗剪参数增长率经验公式 , 提出两者相结合的岩体力学参数估算方法 , 得出了注浆加固后岩体的力学参数 。以此为基础 , 建立了不同注浆加固强度增长率( 100% ~ 165%) 和不同注浆加固区厚度  (2~6 m) 的 TBM 隧道施工力学分析模型 , 分析了 TBM 隧道穿越断层破碎带施工时不同注浆参数下断层破碎带围岩变形特征 。研究表明 : 注浆加固强度增长率低于 110%时 , 增加注浆厚度对围岩变形控制效果不显著 ; 当注浆加固强度增长率由 155%提高至 165%时 , 围岩变形与塑性区体积的降幅均小于 5% , 控制效果改善幅度较小 ; 综合围岩稳定性 、施工可行性与注浆成本 , 建议注浆加固强度增长率宜取 110% ~ 155% , 注浆加固厚度取 4 m 左右。

关键词: TBM 隧道 ; 断层破碎带 ; 超前注浆参数 ; 围岩变形

中图分类号: U25; TP391. 9      文献标志码: A      文章编号: 1005-8249 (2026) 05-0064-08

DOI:10. 19860/j. cnki. issn1005-8249. 2026. 05. 010

 

WANG Pengshuo^1,2 , GAO Xinqiang^1,2 , YANG Zhiguo³ , KONG Chao⁴ , WAN Fei³ , GUAN Yuezhuoer^1,2

(1. State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures,

Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China;

2. School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China;

3. China Railway 18th Bureau Group Co. Ltd. , Tianjin 300222, China;

4. School of Civil Engineering and Architecture, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)

Abstract : To address large deformation and machine jamming when a TBM tunnel traverses a fault fracture zone, this study investigates the reinforcement and deformation control effects of pre-grouting on surrounding rock. Based on composite material strength theory and the empirical formula for shear strength growth rate of fractured rock masses, a combined method for estimating mechanical parameters of grouted rock mass is proposed. A mechanical analysis model for TBM tunnel construction is established with different grouting reinforcement strength growth rates ( 100% ~  165%) and thicknesses (2 ~ 6 m).  The deformation characteristics of surrounding rock under various grouting parameters are analyzed.  Results indicate that when the strength growth rate is below 110% , increasing grouting thickness does not significantly improve deformation control. When the growth rate increases from 155% to 165% , reductions in both deformation and plastic zone volume are less than 5% , showing limited improvement. Considering stability, constructability, and cost, the recommended strength growth rate is 110% ~ 155% , with a grouting thickness of approximately 4 m.

Key words: TBM tunnel; fault fracture zone; pre-grouting parameters; surrounding rock deformation

项目来源 : 河北省自然科学基金项目 ( E202310057) ; 河北省省级科技计划资助 (225676162GH) ; 中国铁建股份有限公司 2019

年度科技重大专项 (2019-A05)。

作者简介 : 王鹏硕 (2000—) , 男, 硕士, 研究方向 : 隧道围岩稳定性控制。

通信作者 : 高新强 (1970—) , 男, 博士, 教授、博士生导师, 研究方向 : 隧道围岩稳定机理。

收稿日期 : 2025-03-08