施工技术
CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY2020
年 6月
第
49 卷增刊
基 于 现 场 实 测 的 风 积 沙 隧 道 围 岩 变 形
及 支 护 受 力 规 律 研 究
李 守 宝
(中铁 十八 局集团 第一工程有限公司 ，河北 涿州 072750 )
［摘要 ］以蒙华铁路王 家湾隧道为 依托 ，对风积沙地层三台阶开挖段展开基于 现场实测 的隧道围岩变形 及支护受力
规
律研究 ，并与数值模 拟进行对 比验证，得出以下结论:拱顶、边墙及拱腰具有不同 的变形 发展模式，且变形 量分 别
受到不同 台阶的影响 ;围岩—初支接触应力再上断面施工后增 长较快，下断 面施工后 趋于稳定;钢拱架初期应力增
长很快，拱部型钢受力较大 ;超前支护对边墙以上 围岩塑性区发展有良好抑制作 用 ，随 着 向 下 开挖，边墙以下最终
形成贯通型塑性区。
［关键词 ］隧道工程 ;风积沙;现场实测 ;数值模 拟;围岩变形 ;支护受力
［中图分类号 ］U45 ［文献标识码 ］A ［文章编号 ］1002-8498 (2020 )S1-0614-06
StudyonSurroundingＲockDeformationandSupportStressofWind-blown
SandTunnelBasedonFieldMeasurement
LIShoubao
(ChinaＲailway 18thBureauGroupFirstEngineeringCo .，Ltd .，Zhuozhou ，Hebei 072750 ，China )
Abstract :oBasedontheWangjiawanTunneloftheMenghuaＲailway ，athree-stepexcavationsectionoftheaeoliansand
stratumwascarriedouttostudythedeformationofthesurroundingrockofthetunnelandthesupportingforcebasedonfield
measurements.Theresultswerecomparedandverifiedwithnumericalsimulations
:Thedeformationdevelopmentmodeof
thearchroof
，sidewallandarchwaistisdifferent ，andthedeformationamountisaffectedbydifferentsteps.Thecontact
stressofsurroundingrock
—primarysupportincreasesrapidlyaftertheconstructionofuppersection ，andtendstobestable
aftertheconstructionoflowersection.Theinitialstressofthesteelarchincreasesrapidly
，andthestressofthearchsection
islarger.Theadvancesupporthasagoodinhibitingeffectonthedevelopmentoftheplasticzoneofsurroundingrockabove
thesidewall.Withtheexcavationdownward
，theplasticzoneofthroughtypewillbeformedunderthesidewall.
Keywords :tunnels ;wind-blownsand.fieldmeasurement ;simulation ;deformationofsurroundingrock ;thesupporting
force
［作者简介 ］李守宝，工程 师，E-mail :1204490880@qq.com ［收稿日期 ］2019-11-08
0 引言
近年来，随着 蒙华铁路 的修建，在内蒙至 陕 西 段 大
量隧道穿越风 积 沙 地 层。 风 积 沙 地 层 具 有 粒 径 小、黏
聚力低、抗剪 强 度 低、透 水 性 强 、无 自 稳 力 等 特 点。 在
该地 层中修建隧道时 ，发生大 量诸如衬砌背 后 空 洞、衬
砌开裂、流 沙、初 期 支 护 大 变 形 、二 次 衬 砌 开 裂 等 事
故
［1-3］。
国内 外专家学者针对风积沙地层隧道围岩 变形机
理及 支护受力规 律等领域已经 进行 了一些 研究 。 王 志
杰［4］等进行 了风积沙地层施工工法 比选及 围岩 变形 特
征研究 ，提出了适用于该地 层的优选工法 ;樊 康 佳［5］结
合现场实测 和数值 模 拟 手 段 ，对 地 表 竖 直 旋 喷 桩 加 固
条
件下的浅埋风 积沙隧道支护结构受力 特点进行 了专
门研究 ;魏杰［6］依托 毛 乌 素 沙 地 重 载 铁 路 修 建 工 程 展
开重载铁路 风积沙及水 泥改 良风积沙填筑路基 变形 特性
研究 ，得出风积 沙 及 水 泥 改 良 风 积 沙 填 筑 路 基 体 位
移场分 布规律;仇 玉 良［7］对 风 积 沙 地 层 大 跨 公 路 隧 道
超前支护效果 、工法 参数优化、围岩压力 释放 和 沉降 发
展规律进行分 析，得 出 了 风 积 沙 地 层 隧 道 开 挖 过 程 中
围岩压力的 变化 形 态、二 次 衬 砌 施 作 时 机 和 最 终 形 变
荷载大小以及沉 降 发 展 等 规 律;李 勇［8］以 嘎 拉 山 隧 道
为
依托 ，对进口 风积沙段进行进 洞施工方 案 比 选，选 择
了明 -暗挖 结合的施工方法 。
综上所述，对 于 风 积 沙 地 层 隧 道 的 相 关 研 究 已 经
取得一些 成果，但由于可依托 的工程 较少，许 多 研究 缺
乏足够的现场 数 据 作 为 基 础，导 致 研 究 成 果 的 准 确 性
和可信度较低。现场 监 测 作 为 一 种 常 见 的 研 究 手 段 ，
可获得较为可靠 的 现 场 数 据，从 而 大 大 提 高 研 究 成 果
的
参考价值。基于 此，本 文 展 开 基 于 现 场 实 测 的 风 积
沙隧道围岩变形 及 支 护 受 力 规 律 研 究 ，以 期 所 得 结 论
能够为今后风积沙地层隧道设计 和施工 提供 借鉴。
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1 工程概况
新建蒙华铁路王 家湾隧道位于陕西省延 安 市 安 塞
县境内，隧道最大埋深约 220m ，进口 里程 DK266+
945 ，
出口里程 DK274+
233 ，全长 7288m 。隧 道 区 地 层 从 新
至
老地层岩性依 次 为:第 四 系 全 新 统 冲 洪 积 (Qdl+
pl
4 )
基于现场实测的风积沙隧道围岩变形及支护受力规律研究（论文）.pdf
