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      季節(jié)凍土地區(qū)強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖隧道邊墻開裂原因分析及整治對(duì)策研究

      2015-01-07 07:44:24吳劍鄭波師亞龍
      鐵道建筑 2015年6期
      關(guān)鍵詞:凍結(jié)深度凍脹力邊墻

      吳劍,鄭波,師亞龍

      (1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院研究生部,北京100081;2.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司,四川成都611731)

      季節(jié)凍土地區(qū)強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖隧道邊墻開裂原因分析及整治對(duì)策研究

      吳劍1,2,鄭波2,師亞龍2

      (1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院研究生部,北京100081;2.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司,四川成都611731)

      采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等方法,結(jié)合準(zhǔn)格爾至朔州鐵路梁家坪2號(hào)隧道的工程實(shí)際,對(duì)季節(jié)凍土地區(qū)強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖季節(jié)性凍脹對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了研究。該隧道邊墻縱向開裂是由于隧道含水圍巖的季節(jié)性凍脹所致,對(duì)此提出了錨固、注漿、掛網(wǎng)噴混凝土的襯砌開裂整治措施,并指出了現(xiàn)行規(guī)范中的不足,即應(yīng)根據(jù)含水圍巖凍脹率和圍巖凍結(jié)深度來(lái)綜合確定是否考慮凍脹力。

      強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖 隧道 邊墻開裂 季節(jié)凍脹 整治對(duì)策

      我國(guó)在季節(jié)凍土地區(qū)修建的隧道越來(lái)越多,出現(xiàn)的隧道病害也呈增多趨勢(shì),如準(zhǔn)朔鐵路梁家坪2號(hào)隧道邊墻在冬季出現(xiàn)縱向裂縫,隨著來(lái)年氣溫的回升裂縫停止發(fā)展,邊墻縱向裂縫的發(fā)展隨季節(jié)交替出現(xiàn),影響隧道結(jié)構(gòu)和列車運(yùn)營(yíng)安全。

      目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)凍土地區(qū)隧道的凍脹問(wèn)題取得了大量研究成果。張德華等對(duì)大板山隧道進(jìn)行了研究,考慮了圍巖的完整度,采用彈性力學(xué)方法提出了襯砌所受凍脹壓力的彈性解析解[1];張祉道等在分析日本凍害隧道調(diào)查資料的基礎(chǔ)上,提出了風(fēng)化層凍脹模型,認(rèn)為凍脹一般發(fā)生在邊墻風(fēng)化層,拱頂凍脹較小,凍脹壓力可用側(cè)壓力代替,同時(shí)建議拱頂4 m范圍內(nèi)布設(shè)彈簧來(lái)考慮地層提供的彈性抗力,并給出了凍脹壓力計(jì)算公式[2];王建宇等通過(guò)對(duì)青藏線隧道的研究,提出了存水空間凍脹模型,認(rèn)為襯砌所受的凍脹壓力主要是因地下水凍結(jié)體積膨脹受到圍巖和支護(hù)襯砌約束所致[3]。

      現(xiàn)行公路和鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)凍脹壓力均有規(guī)定[4-5]:最冷月份氣溫低于-15℃地區(qū)的隧道應(yīng)考慮凍脹力,凍脹力可根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件、圍巖冬季含水量及排水條件等通過(guò)研究確定。規(guī)范條文對(duì)凍脹力做了一些原則性規(guī)定,缺乏可操作性,如凍脹力的大小如何確定,且最冷月份氣溫低于-15℃地區(qū)的隧道應(yīng)考慮凍脹力也值得商榷。本文采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等多種手段,結(jié)合準(zhǔn)朔鐵路梁家坪2號(hào)隧道的工程實(shí)際,對(duì)最冷月份氣溫-10℃左右季節(jié)性凍土地區(qū)強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖凍脹對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行研究,以期為類似地區(qū)隧道設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

      1 工程概況

      準(zhǔn)朔鐵路梁家坪2號(hào)隧道全長(zhǎng)221 m,上覆第四系上更新統(tǒng)沖風(fēng)積新黃土、坡洪積細(xì)圓礫土,下伏三疊系下統(tǒng)(T1)砂巖,隧道洞身穿越三疊系強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾泥巖,巖層基本水平,節(jié)理裂隙發(fā)育。隧道開挖時(shí)掌子面為砂巖夾泥巖條帶,強(qiáng)風(fēng)化,節(jié)理裂隙發(fā)育,雨季含少量裂隙水。隧道整體埋深較淺,最大埋深39 m,大部分區(qū)段不足20 m。冬季氣溫較低,最低月平均氣溫在-10℃左右,月平均氣溫低于0℃的月份有5~6個(gè)月,地表土體最大凍結(jié)深度約為1.5 m,按對(duì)鐵路工程影響的氣候分區(qū)為寒冷地區(qū)。

      該隧道2009年4月開工,同年11月建成。檢測(cè)資料表明隧道邊墻襯砌厚度滿足設(shè)計(jì)文件要求,且襯砌背后不存在脫空和不密實(shí)缺陷。隧道2010年春季發(fā)現(xiàn)軌面以上2~4 m邊墻范圍內(nèi),左右兩側(cè)各有一條從進(jìn)口到出口基本貫通的縱向張拉裂縫,縫寬0.5~1.5 mm,上下伴有少量不規(guī)則的豎向裂縫。2011年7月,采用環(huán)氧樹脂對(duì)部分邊墻縱向裂縫進(jìn)行了處理,但在2013年春季發(fā)現(xiàn)已處理的裂縫仍在繼續(xù)發(fā)展[6]。

      該隧道附近與其氣象條件、地質(zhì)條件相似的魚爾溝隧道、靈巖廟3號(hào)隧道也出現(xiàn)了類似的病害情況。

      2 隧道邊墻開裂的成因分析

      根據(jù)調(diào)研資料及對(duì)以往工程實(shí)例的分析,導(dǎo)致梁家坪2號(hào)隧道邊墻縱向開裂的因素主要有高地應(yīng)力、水壓力、膨脹土壓力、圍巖壓力、凍脹力、施工質(zhì)量等,以下逐一進(jìn)行分析。

      1)隧道埋深較淺,最大埋深39 m,大部分區(qū)段不足20 m,進(jìn)出口前方場(chǎng)地開闊,且進(jìn)口方向左側(cè)地勢(shì)較低,因此不具備產(chǎn)生高地應(yīng)力的條件,故可以排除高地應(yīng)力是導(dǎo)致隧道邊墻開裂的主要原因。

      2)隧道處于穩(wěn)定的地下水位線以上,強(qiáng)降雨后,襯砌表面及裂縫處仍然保持干燥,且地下水排導(dǎo)系統(tǒng)暢通,強(qiáng)降雨只是在一定程度上使圍巖含水量增加,地下水難以在圍巖中以重力水的形式賦存[7],故可以排除水壓力是導(dǎo)致隧道邊墻開裂的主要原因。

      3)在隧道圍巖中選取泥巖和砂巖兩種土樣,進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),得出泥巖自由膨脹率為15%,砂巖自由膨脹率為8%,根據(jù)規(guī)范屬于非膨脹土,故可以排除膨脹土壓力是導(dǎo)致隧道邊墻開裂的主要原因。

      4)根據(jù)隧道地質(zhì)條件、地形條件等,僅在圍巖壓力作用下,邊墻襯砌所受拉應(yīng)力不足以導(dǎo)致C30混凝土開裂。且如果是圍巖壓力作用導(dǎo)致的隧道邊墻開裂,裂縫不會(huì)隨季節(jié)交替變化,故可以排除圍巖壓力是導(dǎo)致隧道邊墻開裂的主要原因。

      5)檢測(cè)資料表明,隧道邊墻襯砌的厚度滿足設(shè)計(jì)文件要求,并且襯砌背后不存在脫空和不密實(shí)缺陷,故可以排除施工質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致隧道邊墻開裂的主要原因。

      從以上分析來(lái)看,高地應(yīng)力、水壓力、膨脹土壓力、圍巖壓力、施工質(zhì)量均不是隧道邊墻開裂的主要原因,因此,以下從凍脹因素進(jìn)行深入調(diào)查,分析隧址區(qū)氣溫和降水量變化規(guī)律、圍巖溫度場(chǎng)分布、圍巖含水率和凍脹率、襯砌裂縫發(fā)展規(guī)律等。

      1)氣象條件

      隧址區(qū)屬中溫帶亞干旱區(qū),區(qū)內(nèi)降水稀少,氣候干燥,夏季炎熱,冬季寒冷,冬春兩季多風(fēng),蒸發(fā)量大。每年12月底或次年1月初氣溫最低,每年7月底或8月初氣溫最高,凍結(jié)期為每年10月至次年3月,最低月平均氣溫在-10℃左右。每年的降雨主要集中在5~9月,其間每月降雨量約50 mm,但2012和2013年夏季降雨量突然增大,特別是在2012年7月隧址區(qū)的降雨量出現(xiàn)劇增,降雨量達(dá)225 mm,是不同年份相同時(shí)間段降雨量的5倍甚至更高。在這種強(qiáng)降雨條件下,會(huì)導(dǎo)致隧道襯砌背后圍巖含水量增加。隧址區(qū)是季節(jié)凍土區(qū),隧道圍巖會(huì)產(chǎn)生季節(jié)凍脹。

      2)圍巖溫度測(cè)試

      圍巖溫度是導(dǎo)致圍巖凍脹的重要因素。為了準(zhǔn)確掌握該隧道圍巖的溫度變化情況,對(duì)隧道圍巖溫度進(jìn)行了動(dòng)態(tài)測(cè)試。測(cè)試時(shí)間從2013年9月初到2014年5月底。結(jié)果顯示:2014年1月19日隧道圍巖出現(xiàn)最大凍結(jié)深度,其后逐漸解凍;隧道圍巖凍結(jié)最大深度約為60 cm。

      3)圍巖含水率和飽水自由凍脹率測(cè)試

      圍巖含水率也是導(dǎo)致圍巖凍脹的重要因素。2013年9月,在隧道現(xiàn)場(chǎng)取圍巖土樣進(jìn)行了含水率測(cè)試,結(jié)果顯示,隧道現(xiàn)場(chǎng)圍巖含水率為10.8%,飽和含水率為12.3%,飽水自由凍脹率為1.41%,屬于弱凍脹土,且該隧道洞身穿越三疊系強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾泥巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,故實(shí)際凍脹率比純土樣凍脹率要大。

      4)裂縫發(fā)展測(cè)試

      為了監(jiān)測(cè)邊墻縱向裂縫在圍巖凍融過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化,在隧道里程為DK159+790,DK159+810,DK159+840,DK159+860,DK159+890,DK159+910處布設(shè)6個(gè)斷面12個(gè)測(cè)縫計(jì)。結(jié)果顯示:在2013年10月至2014年3月的凍結(jié)期內(nèi),隧道邊墻縱向裂縫寬度發(fā)生了變化,其總體變化規(guī)律是隨著氣溫變冷,圍巖凍結(jié)深度逐漸增大,裂縫寬度也逐漸變大,而隨著氣溫回暖,圍巖凍結(jié)深度逐漸減小,裂縫寬度逐漸減小。邊墻裂縫寬度增大值最大出現(xiàn)在DK159+810斷面,約為1.0 mm,對(duì)應(yīng)的時(shí)間為2014年1月中上旬,與圍巖溫度測(cè)試得出的圍巖出現(xiàn)最大凍結(jié)深度的時(shí)間一致。其它斷面邊墻裂縫寬度增大值為0.2~0.6 mm,變化相對(duì)較小,但其變化規(guī)律一致。

      綜上所述,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和室內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果,該隧道具備了發(fā)生季節(jié)凍脹的溫度條件、含水條件和圍巖凍脹條件,其邊墻縱向開裂是由于隧道含水圍巖的季節(jié)凍脹導(dǎo)致。

      3 隧道邊墻開裂的數(shù)值模擬

      以上對(duì)梁家坪2號(hào)隧道邊墻縱向開裂的成因進(jìn)行了定性分析,下面通過(guò)數(shù)值計(jì)算對(duì)其開裂的成因進(jìn)行定量分析。

      3.1 計(jì)算參數(shù)

      根據(jù)該隧道地質(zhì)勘察資料和設(shè)計(jì)文件,結(jié)合《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10003—2005),選取圍巖及襯砌的物理力學(xué)參數(shù),見表1。

      現(xiàn)場(chǎng)圍巖含水率約為10.8%,圍巖飽和含水率約為12.3%,因此從隧道結(jié)構(gòu)最不利受力角度出發(fā),計(jì)算時(shí)取圍巖含水率為12.3%,未凍水含量為1%。在進(jìn)行隧道凍脹力計(jì)算時(shí),主要考慮圍巖內(nèi)水結(jié)成冰體積膨脹導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)受力。水結(jié)成冰的體積膨脹率取9%,計(jì)算中圍巖線凍脹率取5.4×10-3,整體凍脹率取1.63%,與室內(nèi)測(cè)試值相比增加15%,這主要是考慮到隧道洞身穿越三疊系強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾泥巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,在降雨量充沛的情況下,會(huì)含有相當(dāng)一部分裂隙水。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),對(duì)其凍脹率進(jìn)行了適當(dāng)提高。

      3.2 計(jì)算模型及邊界條件

      采用ANSYS軟件進(jìn)行計(jì)算,襯砌采用梁?jiǎn)卧狟eam 3,圍巖采用平面單元Plane42模擬。該隧道開挖跨度約為5 m,因此,計(jì)算模型范圍取為左右邊界及下邊界距隧道中心30 m,埋深取15 m。兩側(cè)面、底面施加法向位移約束,頂面為自由邊界。凍脹力采用ANSYS中的熱應(yīng)力方法進(jìn)行模擬[8-9],即通過(guò)賦予凍結(jié)圍巖膨脹系數(shù),使其與本文中采用的凍結(jié)圍巖凍脹率的數(shù)值相當(dāng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凍脹力的模擬。計(jì)算中襯砌厚度取為0.40 m。

      3.3 計(jì)算工況

      2014年1月19日圍巖凍結(jié)最大深度約為0.60 m。計(jì)算時(shí)凍結(jié)深度分別取為0,30,40,50,60,70 cm 6種情況,應(yīng)力釋放率分別按0,15%,30%計(jì)3種情況考慮,分析不同凍結(jié)深度和不同應(yīng)力釋放率下凍脹力對(duì)隧道襯砌的影響。本文中的應(yīng)力釋放率是指隧道開挖和初支后,圍巖與襯砌共同承擔(dān)的圍巖應(yīng)力釋放比例。

      3.4 計(jì)算結(jié)果與分析

      3.4.1 無(wú)凍脹力作用的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力

      當(dāng)隧道襯砌結(jié)構(gòu)不受凍脹力作用,僅受圍巖壓力作用時(shí),襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表2。

      表1 圍巖及襯砌物理力學(xué)參數(shù)

      表2 無(wú)凍脹力、不同應(yīng)力釋放率時(shí)襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力

      由表2可見:當(dāng)隧道襯砌結(jié)構(gòu)不受凍脹力作用,僅受圍巖壓力作用時(shí),應(yīng)力釋放率越高,相同位置處襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力越大,這是因?yàn)閼?yīng)力釋放率直接體現(xiàn)為襯砌結(jié)構(gòu)所受的荷載。在應(yīng)力釋放率為15%,30%時(shí),邊墻處所受的最大拉應(yīng)力為0.58,1.20 MPa,均小于C30混凝土的極限抗拉強(qiáng)度2.2 MPa。而當(dāng)應(yīng)力釋放率為0時(shí),結(jié)構(gòu)僅受到自重作用,結(jié)構(gòu)內(nèi)力值更小,近似為0??傮w來(lái)說(shuō),該隧道不考慮其它外荷載僅受圍巖壓力時(shí),不足以在邊墻產(chǎn)生縱向張拉裂縫,所以除了受圍巖壓力外,一定有其它荷載作用在襯砌上。

      3.4.2 圍巖壓力和凍脹力共同作用的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力

      表3為不同凍結(jié)深度和不同應(yīng)力釋放率時(shí)的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

      由表3可見,當(dāng)應(yīng)力釋放率為30%,凍結(jié)深度分別為30,40,50,60,70 cm時(shí),邊墻所受拉應(yīng)力分別為2.36,2.83,3.29,3.75,4.29 MPa,邊墻所受拉應(yīng)力隨凍結(jié)深度的增大而增大,且所受拉應(yīng)力均大于C30混凝土的極限抗拉強(qiáng)度(2.2 MPa)。當(dāng)應(yīng)力釋放率為15%,凍結(jié)深度分別為30,40,50,60,70 cm時(shí),邊墻所受拉應(yīng)力分別為1.66,2.11,2.56,3.02,3.55 MPa,當(dāng)凍結(jié)深度≥50 cm時(shí),所受拉應(yīng)力均大于C30混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。當(dāng)應(yīng)力釋放率為0,凍結(jié)深度分別為30,40,50,60,70 cm時(shí),邊墻所受拉應(yīng)力分別為0.97,1.41,1.82,2.28,2.81 MPa,當(dāng)凍結(jié)深度≥60 cm時(shí),邊墻所受拉應(yīng)力大于C30混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。由此可知,該隧道即使不考慮圍巖壓力,凍結(jié)深度為60 cm時(shí)也足以使邊墻襯砌出現(xiàn)張拉裂縫。同時(shí),由于該隧道圍巖為強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾泥巖,圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí),二襯要承擔(dān)部分荷載,所以該隧道邊墻開裂的主要原因是凍脹力,圍巖壓力僅在凍脹力的基礎(chǔ)上起到了加劇作用。

      此外,由該隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果(圖1)可見,邊墻拉應(yīng)力最大值出現(xiàn)位置約在軌面上2.5 m處,與該隧道邊墻開裂位置吻合,進(jìn)一步驗(yàn)證了凍脹力使隧道邊墻承受較大拉應(yīng)力,是導(dǎo)致該隧道邊墻開裂的主要原因。

      表3 不同凍結(jié)深度和不同應(yīng)力釋放率時(shí)的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力

      圖1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果(應(yīng)力釋放率30%,凍結(jié)深度60 cm)

      4 隧道邊墻襯砌開裂的整治措施

      在明確梁家坪2號(hào)隧道邊墻縱向開裂是因隧道圍巖的季節(jié)凍脹后,針對(duì)襯砌的開裂情況,基于“寧補(bǔ)勿拆”的隧道襯砌病害整治原則,綜合考慮結(jié)構(gòu)安全性和成本等因素,提出3種整治措施進(jìn)行綜合整治:

      1)錨固??紤]到在季節(jié)凍土中凍脹力對(duì)襯砌破壞的不可逆,即使氣溫變暖圍巖解凍后,由凍脹力作用導(dǎo)致的邊墻裂縫不可能完全收縮到襯砌開裂前的狀態(tài)。因此,根據(jù)圍巖凍脹產(chǎn)生的凍脹力大小設(shè)置抗拉錨桿,能夠在一定程度上抑制裂縫的發(fā)展。

      2)注漿。襯砌背后圍巖經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后,圍巖孔隙率會(huì)在一定程度上增大,如再遇強(qiáng)降雨,地表水的滲入會(huì)使其含水率更大,進(jìn)而在冷季產(chǎn)生更大的凍脹力。因此,應(yīng)對(duì)襯砌背后一定范圍內(nèi)圍巖注漿,建議注漿深度取3.0 m。注漿能在一定程度上減小圍巖孔隙率,減輕圍巖凍脹[10]。

      3)掛網(wǎng)噴混凝土。掛網(wǎng)噴混凝土能夠提高混凝土襯砌的抗拉強(qiáng)度,有效抑制邊墻在凍脹力作用下產(chǎn)生的破壞。同時(shí),為了提高混凝土的抗裂性能,噴混凝土宜采用合成纖維混凝土,纖維摻量0.1%,纖維長(zhǎng)度19 mm,纖維直徑48 μm。

      5 結(jié)論

      1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、室內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果的定性分析和數(shù)值計(jì)算的定量分析顯示,該隧道邊墻縱向開裂是由于隧道含水圍巖的季節(jié)性凍脹所致。

      2)當(dāng)應(yīng)力釋放率為30%且凍結(jié)深度≥30 cm,應(yīng)力釋放率為15%且凍結(jié)深度≥50 cm,應(yīng)力釋放率為0且凍結(jié)深度≥60 cm時(shí),凍脹力足以使該隧道邊墻出現(xiàn)張拉裂縫。該隧道邊墻開裂的主要原因是凍脹力,圍巖壓力僅在凍脹力的基礎(chǔ)上起到一定的加劇作用。

      3)現(xiàn)行公路隧道和鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中“最冷月份氣溫低于-15℃地區(qū)的隧道應(yīng)考慮凍脹力”值得商榷。季節(jié)凍土地區(qū)強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖由于圍巖含水率增大引起的季節(jié)性凍脹問(wèn)題應(yīng)在隧道設(shè)計(jì)中得到足夠重視,應(yīng)根據(jù)含水圍巖凍脹率和圍巖凍結(jié)深度來(lái)綜合確定是否應(yīng)考慮凍脹力。即使是弱凍脹土,在凍結(jié)深度足夠的情況下,其凍脹力同樣會(huì)對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用。

      4)錨固、襯砌背后圍巖注漿、掛網(wǎng)噴混凝土是整治此類病害的有效措施。

      [1]張德華,王夢(mèng)恕,任少?gòu)?qiáng).青藏鐵路多年凍土隧道圍巖季節(jié)活動(dòng)層溫度及響應(yīng)的試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007(3):614-619.

      [2]張祉道,王聯(lián).高海拔及嚴(yán)寒地區(qū)隧道防凍設(shè)計(jì)探討[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2004(3):1-5.

      [3]王建宇,胡元芳.隧道襯砌凍脹壓力問(wèn)題研究[J].冰川凍土,2004(1):112-119.

      [4]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10003—2005鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.

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      [6]鄭波,吳劍,師亞龍,等.準(zhǔn)朔鐵路梁家坪2#隧道襯砌開裂機(jī)理及整治對(duì)策研究[R].成都:中鐵西南科學(xué)研究院有限公司,2014.

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      Analysis of causes of side wall cracking of tunnel located in highly weathered sandstone and mudstone in seasonal frozen soil area and its treatment measures

      WU Jian1,2,ZHENG Bo2,SHI Yalong2
      (1.Postgraduate Department,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081;2.China Southwest Research Institute of China Railway Engineering Company Limited,Chengdu Sichuan 611731,China)

      T he in fluence of seasonal frost heave of strong weathered sandstone and mudstone in seasonal frozen soil area on the tunnel structu re w as stud ied by using theoretical analysis,num erical sim u lation,labo ratory and field tests and com bing w ith practical engineering of Liang jiaping 2#tunnel in Zhunshuo railw ay.T he cause of longitudinal side w all cracking in tunnel is seasonal frost heaving of w atery su rrounding rock.T he treatm ent m easures of lining cracking was put forward,including anchoring,grouting,concrete spraying w ith net hanging and the shortage of the cu rrent specification w as put forward,which m eans the frost heave force should be determ ined and considered according to the frost heave ratio and frost depth of watery su rround ing rock.

      H ighly w eathered sandstone and m udstone;T unnel;Side w all cracking;Seasonal frost heave;T reatm en t m easures

      U452.1+2

      A

      10.3969/j.issn.1003-1995.2015.06.18

      1003-1995(2015)06-0067-05

      (責(zé)任審編葛全紅)

      2015-01-20;

      2015-04-10

      中國(guó)中鐵股份有限公司科技開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2014-重點(diǎn)-27)

      吳劍(1979—),男,湖南常德人,高級(jí)工程師,碩士。

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