【摘 要】
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向家湾隧道作为郑(州)-万(州)高铁最重要的控制性隧道之一,具有隧址区地应力等级高、地质环境复杂的特点。揭示全断面开挖工法下向家湾隧道高地应力区围岩变形破坏机理,对于预防快速施工过程中的工程问题、保障全线进程的顺利推进及后期的安全运营具有重要的指导意义。本文以向家湾隧道为研究对象,基于隧址区工程地质条件,结合现场掌子面地质素描记录、现场围岩变形监测、室内岩石力学试验、多手段数值模拟等措施提出了向家
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向家湾隧道作为郑（州）-万（州）高铁最重要的控制性隧道之一,具有隧址区地应力等级高、地质环境复杂的特点。揭示全断面开挖工法下向家湾隧道高地应力区围岩变形破坏机理,对于预防快速施工过程中的工程问题、保障全线进程的顺利推进及后期的安全运营具有重要的指导意义。本文以向家湾隧道为研究对象,基于隧址区工程地质条件,结合现场掌子面地质素描记录、现场围岩变形监测、室内岩石力学试验、多手段数值模拟等措施提出了向家湾隧道隧址区灰岩段岩石点荷载强度和单轴抗压强度之间的函数关系,查明了向家湾隧道隧址区地应力分布特征,获析了全断面开挖工法下向家湾隧道高地应力区典型段围岩变形影响因素及破坏机理。通过一系列的研究发现:（1）向家湾隧道进出口段岩性复杂,节理裂隙较为发育,多为Ⅳ、Ⅴ级围岩,而中部段岩性相对单一,以灰岩为主,结构面发育程度低,主要为Ⅲ级围岩。（2）向家湾隧道隧址区灰岩段灰岩点荷载强度与单轴抗压强度换算经验公式为Rc=21.88Is50</sub>0.74。（3）向家湾隧道隧址区沿轴线方向各向应力均呈“中间大,两头小”的分布规律,应力最大值主要集中于D2K583+560～D2K583+710里程段。（4）向家湾隧道全隧段以高地应力分布为主,一般地应力分布范围次之,局部段分布有极高地应力。（5）向家湾隧道高地应力区D2K583+758～D2K583+788里程段范围围岩变形更为强烈,在断面D2K583+788附近的洞身收敛程度最大。（6）对于结构面相对发育,围岩等级较低的隧道进出口围岩,其变形破坏主要发生于结构面间距小于1.5m,且J1倾角为45°～75°的空间组合条件下。（7）在向家湾隧道高地应力区完成全断面开挖后,地应力于洞周不同部位的围岩中进行了不同程度重分布,洞周两侧及掌子面围岩由于应力集中出现以剪切破坏为主的塑性破坏现象;拱顶及仰拱等竖向位置由于卸荷作用,卸荷带发育大量张拉破坏单元并伴随结构面滑移,出现以张拉破坏为主的脆性破坏。
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