李志軍， 郭新新， 馬振旺， 楊鐵輪， 徐建強(qiáng)

(1. 中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司， 河北 三河 065201； 2. 西南交通大學(xué) 交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031； 3. 中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 210014； 4. 甘肅長(zhǎng)達(dá)路業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030； 5. 中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 浙江 杭州 311122)

0 引言

隧道等地下工程在穿越深埋、構(gòu)造發(fā)育及軟弱巖層地帶時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)量級(jí)很大的圍巖變形，同時(shí)施工中也易出現(xiàn)圍巖侵限、結(jié)構(gòu)損壞及二次襯砌開(kāi)裂等問(wèn)題[1-2]。隨著隧道建設(shè)重心逐漸向艱險(xiǎn)山區(qū)轉(zhuǎn)移，尤其是西部地區(qū)的“河西走廊—祁連山—西秦嶺—隴南—汶川”地帶[3]，“大變形”隧道工程已愈發(fā)普遍多現(xiàn)，所遇的變形“量級(jí)”也愈發(fā)嚴(yán)重，成為今后一段時(shí)期內(nèi)隧道工程師們所必須要克服的工程核心難題之一[4]。

第1例出現(xiàn)嚴(yán)重大變形的隧道是于1906年修建而成的長(zhǎng)達(dá)19.8 km的辛普倫Ⅰ線隧道。此后，國(guó)外1975年建成的奧地利陶恩(Tauern)隧道，1979年建成的奧地利阿爾貝格(Arlberg)隧道和1985年建成的日本惠那山(Enasan)隧道等，也都出現(xiàn)了極為嚴(yán)重的圍巖大變形情況[5]。國(guó)內(nèi)建成具有代表性的大變形隧道主要有南昆線上穿煤系地層的家竹箐隧道(1997年，4.99 km)[6]，317國(guó)道上穿薄層狀炭質(zhì)千枚巖的鷓鴣山隧道(2004年，4.448 km)[7]，蘭武二線上穿千枚巖的烏鞘嶺隧道(2006年，20.05 km)[8]，青藏線上穿泥質(zhì)片巖的關(guān)角隧道(2014年，32.6 km)[9]和蘭渝線上穿炭質(zhì)板巖的木寨嶺隧道(2016年，19.06 km)[10]等。上述大變形隧道的成功建設(shè)，使工程師們獲取了不少關(guān)于大變形成因、機(jī)制、分級(jí)和控制措施的成果與經(jīng)驗(yàn)，但問(wèn)題與困難仍存在，且十分嚴(yán)峻。

截至目前，對(duì)圍巖大變形的處治，無(wú)論是變形初始機(jī)制、支護(hù)設(shè)計(jì)理念、支護(hù)系統(tǒng)組成，還是施工工法等，各方觀點(diǎn)并不一致，主流支護(hù)理念包括“及時(shí)支護(hù)、強(qiáng)支護(hù)”[11-12]、“讓壓支護(hù)/柔性支護(hù)”[13-14]和“高預(yù)緊力強(qiáng)力一次支護(hù)”[15-16]等。事實(shí)上，幾近所有嚴(yán)重的“大變形”隧道均是在多次進(jìn)行初期支護(hù)拆換和斷面擴(kuò)挖后才取得“成功”貫通的。

探究國(guó)內(nèi)外對(duì)“大變形”隧道，尤以高地應(yīng)力下的軟弱圍巖擠壓大變形隧道，之所以談“變”色變，究其原因，還是對(duì)大變形定義、分類、機(jī)制、分級(jí)和處治措施作用機(jī)制等若干基本問(wèn)題認(rèn)識(shí)不清，致使現(xiàn)場(chǎng)施工中變形與施工、支護(hù)不相匹配，難以對(duì)圍巖變形進(jìn)行真正有效控制，且支護(hù)代價(jià)高昂。因此，有必要對(duì)現(xiàn)今大變形隧道的研究現(xiàn)狀進(jìn)行細(xì)致梳理，理清研究思路，突出研究重點(diǎn)，明確研究方向，從支護(hù)理念及理論上重新審視與革新大變形隧道的控制思路，提出更為適用的新型大變形隧道支護(hù)體系。

1 隧道大變形研究現(xiàn)狀

1.1 大變形定義

隧道圍巖大變形，至今仍未有一致且明確的定義，也未在相關(guān)隧道設(shè)計(jì)、施工規(guī)范中進(jìn)行詳細(xì)闡述。最早K.Terzaghi[17]從地質(zhì)軟巖概念出發(fā)，分析了巖石的成分組成，并對(duì)大變形圍巖進(jìn)行了定義，指出：“擠壓變形巖石是指含有相當(dāng)數(shù)量黏土礦物的巖石”，變形行為會(huì)以“不容易察覺(jué)的體積增加緩慢地侵入隧道凈空。擠壓變形的先決條件是巖石中高含量的具有膨脹性細(xì)微或亞微云母礦物和黏土礦物”。上述定義以圍巖的自身材料性質(zhì)為基礎(chǔ)，忽略(大變形)致災(zāi)力學(xué)機(jī)制，即未考慮圍巖體的工作環(huán)境，難以對(duì)高地應(yīng)力下低膨脹性巖石隧道的擠壓大變形進(jìn)行解釋。后續(xù)國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)Barla[18]于1995年，從致災(zāi)機(jī)制及變形過(guò)程對(duì)擠壓變形進(jìn)行了新的定義：“擠壓變形是一種與時(shí)間相關(guān)的變形行為，通常發(fā)生在地下空間開(kāi)挖面周邊，一般由于極限剪切應(yīng)力失穩(wěn)導(dǎo)致蠕變?cè)斐桑@種變形可能會(huì)在開(kāi)挖期間停止，也可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間”；與其相類似的還有姜云等[19]、王成虎等[20]給出的隧道大變形定義，究其實(shí)質(zhì)均可歸納為應(yīng)力作用下巖體(巖塊)的力學(xué)響應(yīng)機(jī)制(層狀巖體彎曲變形、剪漲擴(kuò)容、隨時(shí)間蠕變和錯(cuò)動(dòng)、斷裂分離破壞等)。同時(shí)，亦有部分學(xué)者[21]直接從大變形的表觀現(xiàn)象入手，依據(jù)圍巖變形是否超出預(yù)留變形量來(lái)定義大變形，即認(rèn)為單線鐵路隧道變形量超25 cm、雙線鐵路隧道變形量超50 cm，則可視為出現(xiàn)大變形。

采用致災(zāi)機(jī)制定義大變形，本質(zhì)上是定義出現(xiàn)大變形的原因，偏重于分析與評(píng)價(jià)大變形，而非對(duì)圍巖大變形進(jìn)行了定義；同時(shí)，機(jī)制性的定義側(cè)重于擠壓大變形，對(duì)突發(fā)型大變形(此處不包含巖爆)，如垮塌、掉塊等，往往難有合理的解釋。事實(shí)上，不同于地面結(jié)構(gòu)，隧道等地下結(jié)構(gòu)所處的圍巖體既是荷載來(lái)源也是承載體，圍巖體的受力變形，尤其對(duì)大變形隧道，是難以單獨(dú)描述的，因其和外在支護(hù)系統(tǒng)(預(yù)支護(hù)、初期支護(hù)和二次襯砌等)的受力變形是協(xié)同且密切相關(guān)的。

綜上分析，隧道大變形的定義應(yīng)當(dāng)結(jié)合“支護(hù)-圍巖”系統(tǒng)和施工過(guò)程(預(yù)留變形量)進(jìn)行聯(lián)合描述，簡(jiǎn)化的定義可表述為“合理施工工法、工序和常規(guī)支護(hù)系統(tǒng)下，隧道的變形量超過(guò)了相關(guān)規(guī)定的最大預(yù)留變形量，即可視為出現(xiàn)大變形，并應(yīng)采取特殊設(shè)計(jì)與計(jì)量方式”。

1.2 大變形分類

隧道等地下工程的開(kāi)挖必然導(dǎo)致圍巖體的應(yīng)力重分布與位移，一般無(wú)支護(hù)條件下圍巖的力學(xué)行為可概括為： 平衡—松弛/破裂(時(shí)間)—松散、坍塌(結(jié)構(gòu)性破壞)—新的平衡?！八沙?破裂”定義為伴隨圍巖體位移，出現(xiàn)的圍巖應(yīng)力水平變化，應(yīng)力水平降低可出現(xiàn)巖體松弛，應(yīng)力水平上升可出現(xiàn)巖體擠壓破裂；松弛階段，巖體仍處于一定意義上的連續(xù)介質(zhì)的狀態(tài)(地應(yīng)力作用)，支護(hù)體系則承受?chē)鷰r變形所產(chǎn)生的荷載，稱為“形變壓力”?！八缮ⅰ敝缸冃伟l(fā)展到一定程度引起巖塊脫離“母體”坍塌或以其自重作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)形成“松散壓力”。同時(shí)，結(jié)合部分圍巖具有膨脹特性，圍巖壓力類型中還存在著“膨脹壓力”。因此，從“圍巖-支護(hù)”系統(tǒng)相互作用出發(fā)，第1階的大變形類型應(yīng)該劃分為松散型、膨脹型和擠壓型。

1.2.1 松散大變形

當(dāng)圍巖為破碎硬巖時(shí)，一般出現(xiàn)于支護(hù)不及時(shí)、施工工序紊亂的隧道；當(dāng)圍巖為軟巖時(shí)，一般出現(xiàn)于埋深不大、無(wú)高地應(yīng)力條件的隧道。圍巖進(jìn)入松散大變形前，圍巖松弛(形變壓力)引起的變形量并不大，因此松散大變形的出現(xiàn)具有突發(fā)性，監(jiān)測(cè)位移曲線一般會(huì)出現(xiàn)“跳躍”或向上反彎等特性[22]，其可能是圍巖大坍方的預(yù)兆。但正常情況下，松散大變形是可規(guī)避的，關(guān)鍵在于對(duì)施工過(guò)程的控制，即要求做到及時(shí)支護(hù)、支護(hù)與圍巖密貼，并適當(dāng)提升結(jié)構(gòu)剛度，實(shí)則為深入貫徹“新奧法”施工支護(hù)理念。

1.2.2 膨脹大變形

此種大變形出現(xiàn)于含有膨脹性礦物成分的圍巖，變形機(jī)制較為明確，即巖體遇水體積膨脹導(dǎo)致的大變形。施工中要求做到少擾動(dòng)、快封閉(包括采用注漿等手段封閉滲流通道等)、強(qiáng)支護(hù)，優(yōu)先保障防排水系統(tǒng)的通暢，減少對(duì)地下滲流場(chǎng)的擾動(dòng)[23]。

1.2.3 擠壓大變形

與松散大變形最大的不同在于圍巖的松弛/破裂是一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，變形量值大，且其發(fā)生有先決條件： 1)圍巖的自身?xiàng)l件為易出現(xiàn)擠壓變形的軟弱巖體，即具備較為顯著的流變與非線性特征，巖塊飽和單軸抗壓強(qiáng)度一般小于30 MPa，且多出現(xiàn)于薄層狀、片狀的(炭質(zhì))板巖、(炭質(zhì))片巖、千枚巖、頁(yè)巖、煤系地層和斷層(擠壓)破碎壓碎帶[3]； 2)圍巖的外在條件為高地應(yīng)力，多出現(xiàn)于強(qiáng)度應(yīng)力比Rc/σmax<4(極高應(yīng)力)；同時(shí)，地下水的存在與發(fā)育能大大增加軟巖隧道出現(xiàn)擠壓大變形的概率[24]。

對(duì)于擠壓大變形的發(fā)生機(jī)制與成因，國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(ISRM)“隧道擠壓性巖石專業(yè)委員會(huì)” 對(duì)圍巖擠壓性的定義為：“擠壓性是指圍巖具有時(shí)效的大變形，其本質(zhì)上是巖體內(nèi)的剪應(yīng)力超限而引起的剪切蠕動(dòng)，變形可發(fā)生在施工階段，也可能會(huì)延續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間(Barla,1995)”。 ?. Aydan等[25]基于對(duì)大量隧道的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與破壞機(jī)制分析，進(jìn)一步將高地應(yīng)力下的擠壓大變形劃分為如下3類。

1)剪切型破壞。多發(fā)生于連續(xù)的塑性巖體及裂隙非常發(fā)育的破碎巖土體。

2)彎曲破壞。一般發(fā)生于千枚巖及云母片巖等變質(zhì)巖或泥巖、油頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等薄層狀塑性沉積巖中。

3)剪切和滑動(dòng)破壞。發(fā)生于相對(duì)厚層的沉積巖中，包括沿層面滑動(dòng)和完整巖石剪切破壞。

綜合上述，隧道圍巖大變形大類上可分為松散型、膨脹型和擠壓型。其中，松散型和膨脹型的變形機(jī)制較為明確，而擠壓型則有多種成因，可為剪切破壞、彎曲破壞、剪切和滑動(dòng)破壞。大變形分類與機(jī)制如表1所示。

表1 大變形分類與機(jī)制

1.3 大變形判定標(biāo)準(zhǔn)

已有的文獻(xiàn)中，大變形判定標(biāo)準(zhǔn)可劃分為如下3種。

1)以初期支護(hù)位移值/破壞程度作為大變形判定指標(biāo)，并進(jìn)行分級(jí)，如徐林生等[26]、張祉道[27]根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)變形結(jié)果提出的大變形劃分方案。典型劃分方案如表2所示。

表2 大變形等級(jí)現(xiàn)場(chǎng)判定指標(biāo)[27]

注： 1)U為洞壁位移，a為隧道當(dāng)量半徑； 2)變形及位移均在初期支護(hù)已施工的條件下產(chǎn)生，該支護(hù)系常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)。

2)以變形勢(shì)，亦稱變形潛勢(shì)，一般為巖體(塊)強(qiáng)度與應(yīng)力場(chǎng)的比值，作為大變形判定指標(biāo)，并進(jìn)行分級(jí)。最具代表性的為E. Hoek[28]基于 Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則采用“擠壓勢(shì)”(即巖體單軸抗壓強(qiáng)度σcm與初始地應(yīng)力p0的比值)作判定，并給出建議的支護(hù)類型。擠出程度分類與工程描述如表3所示。

表3擠出程度分類與工程描述[28]

Table 3 Classification of squeezing degree and engineering description[28]

級(jí)別收斂率ε/%工程描述無(wú)擠壓<1 幾乎不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定問(wèn)題,可采用簡(jiǎn)單的支護(hù)方法輕微擠壓1～2.5 可采用收斂約束法預(yù)測(cè)塑性半徑,以及塑性區(qū)發(fā)展和支護(hù)時(shí)機(jī)的關(guān)系中等擠壓2.5～5 采用有限元分析,包括支護(hù)單元,開(kāi)挖順序嚴(yán)重?cái)D壓5～10 隧道設(shè)計(jì)受開(kāi)挖面穩(wěn)定性控制,采用有限元計(jì)算極度擠壓>10 開(kāi)挖面極度不穩(wěn)定,很難有效地采用一定的設(shè)計(jì)方法,大多依賴于經(jīng)驗(yàn)

3)以初期支護(hù)位移值/破壞程度和變形勢(shì)綜合作為大變形判定指標(biāo)，并進(jìn)行分級(jí)。該方法目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍。針對(duì)二郎山隧道，提出的軟巖大變形的分級(jí)方案如表4所示。

綜合上述，以現(xiàn)場(chǎng)變形情況作為大變形判定與分級(jí)指標(biāo)，缺乏說(shuō)服力，未說(shuō)明具體的支護(hù)措施，可借鑒性差；以變形勢(shì)作為大變形判定與分級(jí)指標(biāo)，其有統(tǒng)一的參數(shù)指標(biāo)，實(shí)際可操作性強(qiáng)，但構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)本質(zhì)上是大變形的預(yù)測(cè)，缺乏了對(duì)具體工程的描述，即一定程度上脫離了施工過(guò)程。綜合現(xiàn)場(chǎng)變形情況與變形勢(shì)對(duì)大變形進(jìn)行判定與分級(jí)應(yīng)當(dāng)是最優(yōu)選擇，但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變形情況的描述，不應(yīng)僅包含變形量的描述，更應(yīng)涵蓋變形速率，且為重點(diǎn)。建立的大變形判定與分級(jí)系統(tǒng)，可依托工程的開(kāi)展逐步細(xì)化、完善，即設(shè)計(jì)階段以變形勢(shì)為主，施工階段采用變形勢(shì)和現(xiàn)場(chǎng)變形情況綜合判定。

表4高地應(yīng)力區(qū)軟巖大變形分級(jí)方案

Table 4 Classification of large deformation of soft rock of high ground stress areas

大變形分級(jí)圍巖主要工程地質(zhì)條件σHmax/MPa相對(duì)變形/%預(yù)估變形/cmⅠ 硐室開(kāi)挖過(guò)程中圍巖有較大的位移,持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)<301～2<15Ⅱ 硐室位移顯著,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),洞底有隆起現(xiàn)象30～402～415～30Ⅲ 開(kāi)挖過(guò)程中洞壁位移有剝離現(xiàn)象,位移顯著,甚至發(fā)生大位移,且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),洞底有明顯隆起現(xiàn)象40～504～830～50

注：σHmax為水平最大主應(yīng)力。

1.4 大變形控制理論與措施

1.4.1 大變形控制理論

控制理論的發(fā)展必然是伴隨著對(duì)圍巖壓力(巖體荷載)的認(rèn)識(shí)。從最早的海姆、朗金和金尼克等提出的古典壓力理論，后隨著地下結(jié)構(gòu)開(kāi)挖深度的增加，塌落拱理論的應(yīng)運(yùn)而生，最具代表性的為太沙基理論(矩形塌落拱)和普氏理論(拋物線形塌落拱)[29]。20世紀(jì)50年代起，伴隨計(jì)算力學(xué)的發(fā)展，開(kāi)始應(yīng)用彈塑性力學(xué)來(lái)解決巷道支護(hù)問(wèn)題，其中最著名的是芬納(Fenner)公式和卡斯特納(Kasterner. H.)公式，逐步緩慢地形成了“圍巖-支護(hù)”一體理念。再至20世紀(jì)60年代，新奧法理論正式提出，并成為至今地下工程的主要設(shè)計(jì)施工方法之一。新奧法的核心是利用圍巖的自承作用來(lái)支撐隧道，促使圍巖本身變?yōu)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，使圍巖與構(gòu)筑的支護(hù)結(jié)構(gòu)共同形成為堅(jiān)固的支承環(huán)[30]。其后發(fā)展的“新意法”和“挪威法”均包含了新奧法的核心支護(hù)理念[31-32]。

國(guó)內(nèi)對(duì)于軟巖大變形的研究，主要包含了下述支護(hù)理念。

1)“聯(lián)合支護(hù)技術(shù)”[33]由馮豫提出，在新奧法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，其觀點(diǎn)可以概括為： 一味強(qiáng)調(diào)支護(hù)剛度是不行的，要先柔后剛，先抗后讓，柔讓適度，穩(wěn)定支護(hù)。

2)松動(dòng)圈理論[34]由董方庭等提出，其主要內(nèi)容為： 松動(dòng)圈越大，收斂變形越大，支護(hù)難度就越大； 支護(hù)的目的在于防止圍巖松動(dòng)圈發(fā)展過(guò)程中的有害變形。

3)主次承載區(qū)支護(hù)理論[35]由方祖烈提出，其主要內(nèi)容為： 支護(hù)對(duì)象為張拉域，支護(hù)結(jié)構(gòu)與支護(hù)參數(shù)要根據(jù)主、次承載區(qū)相互作用過(guò)程中呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)特征來(lái)確定，支護(hù)強(qiáng)度原則上要求一次到位。

4)應(yīng)力控制理論[36]，也稱為圍巖弱化法、卸壓法等，其基本原理是通過(guò)一定的技術(shù)手段改變某些部分圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，改善圍巖內(nèi)的應(yīng)力及能量分布，人為降低支承壓力區(qū)圍巖的承載能力，使支承壓力向圍巖深部轉(zhuǎn)移，以此來(lái)提高圍巖穩(wěn)定的一類方法。

5)軟巖工程力學(xué)支護(hù)理論[37]由何滿潮等運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)和現(xiàn)代大變形力學(xué)相結(jié)合的方法，通過(guò)分析軟巖變形力學(xué)機(jī)制，提出以轉(zhuǎn)化復(fù)合型變形力學(xué)機(jī)制為核心的一種新的軟巖巷道支護(hù)理論。

1.4.2 大變形控制措施

大變形隧道控制技術(shù)措施，包含施工、支護(hù)2方面的措施。施工措施主要為合理的開(kāi)挖工法、預(yù)留變形量、二次襯砌施作時(shí)間等；支護(hù)措施上，現(xiàn)今以聯(lián)合支護(hù)為主，主要有多重支護(hù)體系、錨網(wǎng)噴支、超前預(yù)加固技術(shù)、注漿加固技術(shù)、(預(yù)應(yīng)力)錨桿/索支護(hù)等。根據(jù)對(duì)圍巖作用機(jī)制的不同，現(xiàn)有措施可細(xì)分為“支護(hù)”和“加固”2類。單一“支護(hù)”類型的措施主要為超前支護(hù)(常用管棚和小導(dǎo)管)、拱架(常用型鋼、格柵和可縮式鋼架等)、噴射混凝土(包含鋼筋網(wǎng))；單一“加固”類型的措施主要為注漿(水泥基漿、化學(xué)基漿和水泥化學(xué)基漿)。

錨桿/索是現(xiàn)有支護(hù)體系下唯一兼有加固與支護(hù)2種作用的支護(hù)形式?？v觀軟巖擠壓大變形隧道的建設(shè)歷史，錨桿/索均被用作核心的支護(hù)措施之一。國(guó)外的主要聯(lián)合支護(hù)措施為長(zhǎng)錨桿結(jié)合可縮式鋼架應(yīng)對(duì)擠壓性變形地層；國(guó)內(nèi)大變形隧道也逐步開(kāi)展了長(zhǎng)錨桿/索結(jié)合常規(guī)支護(hù)體系應(yīng)對(duì)擠壓性變形地層的實(shí)踐，如蘭渝鐵路新城子等隧道[38-39]采用長(zhǎng)錨桿和長(zhǎng)錨索，留足變形量，適當(dāng)提高支護(hù)剛度，實(shí)現(xiàn)了隧道變形的控制。巷道工程作為大變形現(xiàn)象最為突出的地下工程之一，經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，現(xiàn)已形成了以錨桿與錨索支護(hù)為主體支護(hù)，多種支護(hù)方式并存的巷道支護(hù)格局，解決了大量巷道支護(hù)難題，支撐了煤礦安全、高效生產(chǎn)[40]。

現(xiàn)如今，錨桿/索在擠壓性變形(交通)隧道支護(hù)中作用爭(zhēng)議的主要根源是頗具爭(zhēng)議的現(xiàn)行定額、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收，與行業(yè)中專業(yè)技術(shù)人員、施工人員短缺，施工質(zhì)量、可靠性差等均有極大關(guān)系，且未意識(shí)到預(yù)應(yīng)力(錨桿/索)支護(hù)的核心理念，過(guò)分強(qiáng)調(diào)支護(hù)，忽略加固作用。筆者認(rèn)為，質(zhì)量合格、及時(shí)奏效的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿/索必將是應(yīng)對(duì)隧道擠壓大變形不可或缺的技術(shù)手段之一。

2 擠壓大變形控制理念與重點(diǎn)

2.1 擠壓大變形控制理念

隧道等地下工程的成功建設(shè)均可歸納為巖體的平衡、不平衡、再平衡。在未進(jìn)行建設(shè)前，巖體處于平衡狀態(tài)，建設(shè)過(guò)程即是不平衡的過(guò)程，后期使用則認(rèn)為是再平衡狀態(tài)。事實(shí)上，有部分巖體可“獨(dú)立”經(jīng)歷上述過(guò)程，但更多地需要“人為因素”的加入，“人為因素”即對(duì)應(yīng)為支護(hù)體系(包含超前支護(hù)與二次襯砌等)。

巖土體是大自然的產(chǎn)物，每一塊巖土體既有共性點(diǎn)，也都具有復(fù)雜和不同的特性。掌握“初始(平衡)狀態(tài)”將是后續(xù)一切行為的依托點(diǎn)，對(duì)擠壓大變形首先需要掌握的為地應(yīng)力場(chǎng)，其后為巖性、巖體結(jié)構(gòu)、礦物組成和地下水等?！安黄胶狻钡健霸倨胶狻边^(guò)程，涉及2方面內(nèi)容： 其一為認(rèn)知過(guò)程中的“圍巖-支護(hù)(系統(tǒng))”體系力學(xué)特性的動(dòng)態(tài)“時(shí)-空”演化規(guī)律；其二為支護(hù)理念的適用性與支護(hù)體系的可操作性。除少數(shù)淺埋破碎圍巖硐室(無(wú)自承拱)外，現(xiàn)有的支護(hù)理論均認(rèn)為支護(hù)體系應(yīng)是“圍巖-支護(hù)(系統(tǒng))”體系，支護(hù)的主體部分仍應(yīng)是開(kāi)挖區(qū)域一定范圍內(nèi)的圍巖體，支護(hù)系統(tǒng)的主要作用應(yīng)回歸“輔助與提升”的功能，而非一味地“抵抗”。對(duì)于擠壓大變形隧道的處理更應(yīng)強(qiáng)調(diào)與突出上述理念，即要盡可能地“主動(dòng)地”發(fā)揮支護(hù)系統(tǒng)的提升、改善圍巖承載能力的作用，而非僅被動(dòng)地承載。

2.2 擠壓大變形控制重點(diǎn)

擠壓大變形的控制過(guò)程是一個(gè)涉及“勘察-設(shè)計(jì)-施工-監(jiān)控-反饋”的過(guò)程，圍繞上述過(guò)程亟需解決的問(wèn)題以及重點(diǎn)突破的方向有如下幾點(diǎn)。

1)擠壓性圍巖分級(jí)。2019年中國(guó)鐵路總公司頒布的Q/CR 9512—2019《鐵路擠壓性圍巖隧道技術(shù)規(guī)范》對(duì)擠壓性圍巖的定義及分級(jí)進(jìn)行了闡述，提出依據(jù)變形潛勢(shì)和巖體強(qiáng)度應(yīng)力比將擠壓性圍巖劃分為3個(gè)等級(jí)，并適當(dāng)考慮地下水發(fā)育情況、巖層產(chǎn)狀和巖石堅(jiān)硬程度等因素進(jìn)行修正。該規(guī)范較為全面地給出了擠壓大變形的分級(jí)依據(jù)，但對(duì)一些參數(shù)的取值，一方面受限于統(tǒng)計(jì)樣本(鐵路隧道為主)，另一方面也更多地依賴于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致缺乏系統(tǒng)性的指標(biāo)參數(shù)。同時(shí)，對(duì)相關(guān)修正因素的描述較為簡(jiǎn)單，需進(jìn)一步完善、細(xì)化。

2)大變形判定方法和控制標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段大變形的判定更多地依賴于已有支護(hù)體系的損裂程度，實(shí)際設(shè)計(jì)中難有適用性強(qiáng)的支護(hù)方案，以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，施工過(guò)程中再行調(diào)整，造成了部分的“人為”大變形工程，工程造價(jià)與質(zhì)量也難以控制。

3)全位移曲線控制方法。圍巖的變形由“掌子面超前變形+掌子面處變形+掌子面后方變形”組成，擠壓程度嚴(yán)重的大變形隧道，掌子面超前變形和掌子面的擠出變形均應(yīng)是重點(diǎn)關(guān)注部分。超前變形的控制，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注超前支護(hù)體系與注漿；掌子面的擠出變形，基于現(xiàn)階段的施工工法選用，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注三臺(tái)階法的應(yīng)用與噴漿防護(hù)等。

4)預(yù)應(yīng)力“錨”。預(yù)應(yīng)力錨桿/索技術(shù)在巷道工程的成功實(shí)踐，為隧道工程帶來(lái)了研究新領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)、突出預(yù)應(yīng)力的“核心”地位，其實(shí)質(zhì)亦是深入貫徹與實(shí)踐各種支護(hù)理念與理論的核心。

5)“抗-放”支護(hù)體系。實(shí)踐“抗-放”支護(hù)，其實(shí)質(zhì)是對(duì)能量釋放過(guò)程的研究，亦是對(duì)圍巖、支護(hù)力學(xué)特征曲線的實(shí)踐與應(yīng)用，是隧道及地下工程最為理想的支護(hù)體系?，F(xiàn)如今提出的柔層支護(hù)、讓壓支護(hù)(包含讓壓錨桿/索、讓壓式拱架等)和恒阻支護(hù)等，均是對(duì)該理念的實(shí)踐，但應(yīng)用過(guò)程中存在較多問(wèn)題，如體系協(xié)調(diào)、體系穩(wěn)定、“抗-放”關(guān)鍵點(diǎn)的確定等，仍處于探索與完善階段。

3 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系

3.1 支護(hù)理論

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系是以高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索(高預(yù)緊力強(qiáng)力型錨索)體系為支護(hù)核心的一次(組合型)支護(hù)體系，構(gòu)建“一次”采用預(yù)應(yīng)力錨索體系加固、提升圍巖；“二次”采用輕型鋼架+噴射混凝土保護(hù)圍巖，并協(xié)同預(yù)應(yīng)力支護(hù)體系全斷面支護(hù)圍巖；“三次”采用混凝土模筑襯砌的新型支護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)大變形隧道“一次”支護(hù)成功。其中，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索體系作為該支護(hù)體系的核心，具備如下特征。

1)具備足夠的初期支護(hù)強(qiáng)度與剛度。能夠及時(shí)、主動(dòng)地控制圍巖的剪脹性變形，即有效控制圍巖的離層、滑動(dòng)、裂隙張開(kāi)、新裂紋產(chǎn)生等不連續(xù)變形，維持圍巖的整體性。

2)能充分實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力在圍巖當(dāng)中的擴(kuò)散效應(yīng)。預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)中，預(yù)應(yīng)力量值及其擴(kuò)散效果對(duì)最終的支護(hù)效果起決定性作用。因此，必須要通過(guò)大墊板、高強(qiáng)鋼帶及鋼絲網(wǎng)等護(hù)表構(gòu)件將預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散到圍巖中。

3)臨界支護(hù)剛度。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)系統(tǒng)存在臨界剛度，即錨固區(qū)不產(chǎn)生明顯擴(kuò)容性位移所需的支護(hù)剛度?？烧J(rèn)為，當(dāng)支護(hù)剛度小于臨界值時(shí)，圍巖變形將無(wú)法穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)安全性大大降低。對(duì)交通隧道而言，其臨界的支護(hù)剛度一般要明顯大于巷道等小斷面地下結(jié)構(gòu)，故支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選可實(shí)現(xiàn)高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力支護(hù)的錨索。

4)具有足夠的延伸率和沖擊韌性。預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)對(duì)巖體峰值強(qiáng)度前的塑性變形及整體變形控制作用一般，故要求預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備足夠的延伸率和沖擊韌性，使這類變形得以釋放，避免錨索拉斷與脆斷。

5)長(zhǎng)短聯(lián)合支護(hù)理念。預(yù)應(yīng)力短錨索可使洞周一定深度范圍內(nèi)的破碎巖體形成承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖的自承能力；長(zhǎng)錨索可以充分調(diào)動(dòng)深部的承載能力，并將短錨索支護(hù)形成的預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)與深部圍巖相連，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，最終形成以短錨索為核心的骨架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

3.2 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系組成

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系主要包含錨索索體、大墊板、錨具、護(hù)表構(gòu)件(W鋼帶與網(wǎng))和樹(shù)脂錨固劑。除應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基本要求外，還應(yīng)滿足如下要求。

1)錨索索體材料應(yīng)具備較高的強(qiáng)度、較好的變形及抵抗沖擊能力，確保能施加高預(yù)應(yīng)力，且有足夠的延伸率抵抗圍巖的彈、塑性變形。2種鋼絞線形式如圖1所示。圖1(a)和圖1(b)相比，顯著提高了同等支護(hù)強(qiáng)度下錨索變形能力與抗沖擊能力，22 mm直徑錨索的破斷力>600 kN，斷后延伸率近7%[41]。

(a) 1×19 (b) 1×7

圖1鋼絞線形式

Fig. 1 Types of steel strands

2)應(yīng)適當(dāng)采用大尺寸墊板，厚度不宜小于1.5 cm，可有利于提升支護(hù)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，更重要的是能夠使預(yù)應(yīng)力充分?jǐn)U散。錨具應(yīng)與索體相匹配，確保錨固可靠性。

3)鋼帶(優(yōu)先采用W鋼帶)與網(wǎng)等護(hù)表構(gòu)件的力學(xué)性能應(yīng)與錨索支護(hù)體系相協(xié)調(diào)與匹配，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的進(jìn)一步有效擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)“由點(diǎn)至線到面”的“大范圍”支護(hù)理念。

4)樹(shù)脂錨固劑的幾何參數(shù)與材料力學(xué)性能。①3徑匹配，即錨索直徑、錨固劑直徑和鉆孔孔徑相匹配(滿足規(guī)范要求的直徑差)，以期充分實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂錨固的錨固性能； ②確定錨固劑的合理錨固長(zhǎng)度，在滿足錨固力的前提下，盡量使錨固長(zhǎng)度減小，有利于預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散。

3.3 施工工序及錨索施工工藝

3.3.1 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系的施工工序(以三臺(tái)階為例)

開(kāi)挖上臺(tái)階—進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)(必要時(shí)在拱頂、兩拱腰部位架設(shè)木垛防護(hù))—施工高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索體系—施工拱部鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土—開(kāi)挖中臺(tái)階—施工高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索體系—施工中臺(tái)階鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土—開(kāi)挖下臺(tái)階—施工高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索體系—施工下臺(tái)階鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土—仰拱初期支護(hù)、施工仰拱及隧底填充—鋪設(shè)土工布和防水布—二次襯砌鋼筋混凝土施工。

3.3.2 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索的施工工藝

開(kāi)挖后進(jìn)行必要的安全防護(hù)—鋪設(shè)柔性網(wǎng)—確定錨索位置，固定W鋼帶—鉆機(jī)就位，進(jìn)行鉆孔(鉆孔直徑根據(jù)孔深選擇)—清孔—安裝錨固劑(錨固劑規(guī)格、型號(hào)根據(jù)鉆孔孔徑選擇)—插入錨索—攪拌錨固—放置錨墊板—安裝錨具—張拉錨固。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.4.1 地質(zhì)條件與初始設(shè)計(jì)

木寨嶺特長(zhǎng)公路隧道右線里程樁號(hào)為YK218+075～+035，圍巖主要以炭質(zhì)板巖為主，夾雜砂質(zhì)板巖，黑色，薄層狀結(jié)構(gòu)，層厚為0～5 cm，含石英夾層；巖體破碎，呈裂隙塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育；巖體強(qiáng)度較低，整體性差，自穩(wěn)能力弱，易掉塊；巖層走向與隧道軸線方向基本垂直，并且變化較大，局部滴水。原設(shè)計(jì)初期支護(hù)形式為 SVc 型襯砌，主要支護(hù)參數(shù)如下：φ42 mm超前注漿小導(dǎo)管，α為10°，長(zhǎng)度為4.5 m，環(huán)向間距為40 cm(每環(huán)35根)；徑向設(shè)φ25 mm中空注漿錨桿,長(zhǎng)度為4.0 m，間距為100 cm×80 cm(環(huán)×縱)；φ8 mm鋼筋網(wǎng)，間距為15 cm×15 cm； HW175型鋼拱架，間距為80 cm/榀(仰拱處未封閉)；噴 C25早強(qiáng)混凝土,厚度為25 cm；預(yù)留變形量調(diào)整為35 cm。

YK218+075～+055段施工期間揭示圍巖為板巖與炭質(zhì)板巖互層，圍巖壓扭性強(qiáng)，實(shí)測(cè)累計(jì)下沉量為250～343 mm，累計(jì)收斂值為460～708 mm。YK218+065斷面(中間斷面)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示?？梢钥闯觯?1)拱頂沉降接近35 cm，上臺(tái)階收斂值達(dá)70 cm，總體位移量接近預(yù)留變形量，變形量接近初期支護(hù)極限承載能力； 2)變形穩(wěn)定時(shí)間超過(guò)54 d，歷時(shí)長(zhǎng)，顯示了支護(hù)結(jié)構(gòu)未能對(duì)圍巖進(jìn)行有效控制，增加了二次襯砌后期的安全風(fēng)險(xiǎn)。

(a) 位移值

(b) 位移速率

上、中臺(tái)階收斂測(cè)線，分別位于中上、中下臺(tái)階鋼架連接板上方50 cm左右位置。

圖2 YK218+065斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

Fig. 2 Monitoring data of section YK218 + 065

3.4.2 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系設(shè)計(jì)

基于YK218+065斷面位移數(shù)據(jù)反演分析地質(zhì)參數(shù)，后經(jīng)數(shù)值分析、理論計(jì)算與工程類比，變更里程 YK218+055～+035的支護(hù)形式如下： “一次”高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)、短錨索體系+“二次”噴射混凝土(含鋼筋網(wǎng))與鋼拱架+“三次”二次襯砌。其中“二次”“三次”設(shè)計(jì)同原設(shè)計(jì)。

1)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索體系材料參數(shù)。錨索(見(jiàn)圖3(a))采用1×19S-21.80 mm-1 860 MPa形式，材質(zhì)為82B，最大承載力超600 kN，伸長(zhǎng)率>5.5%，彈性模量約200 GPa，未錨固段采用套管對(duì)索體進(jìn)行防腐處理；考慮3徑匹配，錨固劑選用CKb2360系列樹(shù)脂錨固劑，設(shè)計(jì)鉆孔直徑為32 mm；墊板為300 mm×300 mm×16 mm(長(zhǎng)×寬×厚)，材質(zhì)為Q235，中心孔直徑為25 mm。護(hù)表構(gòu)件為Q235型W鋼帶和JD PET 120×120MS型高強(qiáng)聚酯纖維柔性網(wǎng)(見(jiàn)圖3(b))，其中，W鋼帶寬度為280 mm，厚度為2.8 mm，長(zhǎng)度大于錨索環(huán)向間距30 cm，每帶開(kāi)2孔，斷面環(huán)向重疊設(shè)置；纖維柔性網(wǎng)采用專用聯(lián)網(wǎng)器工具，鉤扣聯(lián)結(jié)，連接點(diǎn)間距不大于200 mm。

(a) 1×19高強(qiáng)錨索(帶防腐套管)

(b) 墊板、W鋼帶、柔性網(wǎng)及其組合

2)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索體系布設(shè)參數(shù)。短錨索為5.0 m，長(zhǎng)錨索為10.0 m；錨索環(huán)向間距為1.0 m，縱向間距為0.8 m(與鋼架間距相協(xié)調(diào))；沿隧道縱向交叉布設(shè)，即一環(huán)短錨索(5 m)，下一環(huán)長(zhǎng)錨索(10 m)；上臺(tái)階13根，中臺(tái)階6根，每環(huán)合計(jì)19根。長(zhǎng)、短預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 長(zhǎng)、短預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)圖(單位： cm)

Fig. 4 Design drawing of long and short pre-stressed anchor cables (unit: cm)

3)預(yù)緊力設(shè)計(jì)。短錨索為350 kN(≈0.58×600 kN)，長(zhǎng)錨索為400 kN(≈0.67×600 kN)；樹(shù)脂端部錨固，短錨索錨固長(zhǎng)度不小于1.2 m，長(zhǎng)錨索錨固長(zhǎng)度不小于1.5 m，設(shè)計(jì)抗拔力>500 kN。

3.4.3 試驗(yàn)段分析

YK218+055～+035段施工期間揭示圍巖為板巖與炭質(zhì)板巖互層，圍巖壓扭性強(qiáng)，實(shí)測(cè)累計(jì)下沉量為123～175 mm，累計(jì)收斂值為256～385 mm，較之YK218+075～+055段斷面位移(下沉量250～343 mm，收斂值460～708 mm)明顯降低。YK218+045(中間斷面)的監(jiān)測(cè)位移值與位移速率如圖5所示?？梢钥闯觯?1)拱頂沉降為13.7 cm，最大收斂值為32.7 cm，變形穩(wěn)定時(shí)間為34 d。2)對(duì)比YK218+065斷面(未施作高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索，中間斷面)，沉降減小21.3 cm，降低61%；收斂值減小37.3 cm，降低53%；變形穩(wěn)定時(shí)間減少20 d，減小37%。

上述量值顯示，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系對(duì)圍巖起到了很好的及時(shí)支護(hù)作用，縮短了圍巖的變形穩(wěn)定時(shí)間，支護(hù)效果良好。同時(shí)，較于隧道常規(guī)初期支護(hù)體系，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次支護(hù)體系僅增加了高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索體系的施工工序，工序銜接上較為便捷，一般1個(gè)掌子面增加1個(gè)錨索施工班組(10～15人)即可保障循環(huán)施工。對(duì)于錨索施工進(jìn)度，5 m錨索全環(huán)(三臺(tái)階、以19根計(jì))耗時(shí)(從施工班組入場(chǎng)到出場(chǎng)計(jì))為3～5 h，10 m錨索全環(huán)(三臺(tái)階、以19根計(jì))施工耗時(shí)(從施工班組入場(chǎng)到出場(chǎng)計(jì))為6～10 h。

(a) 位移值

(b) 位移速率

4 結(jié)論與討論

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外隧道大變形的定義、分類與機(jī)制、判定標(biāo)準(zhǔn)、控制理論與措施等進(jìn)行了系統(tǒng)性的歸納與思考，并在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展了高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系在大變形隧道的試驗(yàn)研究，主要結(jié)論如下。

1)隧道大變形的定義應(yīng)當(dāng)結(jié)合“支護(hù)-圍巖”系統(tǒng)和施工過(guò)程(預(yù)留變形量)進(jìn)行聯(lián)合描述，簡(jiǎn)化的定義可為合理施工工法、工序和常規(guī)支護(hù)系統(tǒng)下，隧道的變形量超過(guò)了相關(guān)規(guī)定的最大預(yù)留變形量，則可視為出現(xiàn)大變形，并應(yīng)采取特殊設(shè)計(jì)與計(jì)量方式。

2)隧道圍巖大變形，大類上可分為松散型、膨脹性和擠壓型。對(duì)松散型和膨脹型，其變形機(jī)制較為明確； 但對(duì)擠壓型，其成因主要?dú)w結(jié)于3種，即剪切破壞、彎曲破壞、剪切和滑動(dòng)破壞。

3)大變形的判定與分級(jí)應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)場(chǎng)變形情況與變形勢(shì)綜合給出，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變形情況的描述，應(yīng)涵蓋變形量與變形速率(重點(diǎn))。建立大變形的判定與分級(jí)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)階段可以變形勢(shì)為主，施工階段應(yīng)以變形勢(shì)和現(xiàn)場(chǎng)變形情況綜合判定。

4)提出高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系，介紹一次(型)支護(hù)體系的組成及相應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)“預(yù)應(yīng)力”在整個(gè)支護(hù)體系中的核心地位，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了所提出的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力一次(型)支護(hù)體系可較好地控制擠壓大變形圍巖的位移，及縮短變形穩(wěn)定時(shí)間。

本文開(kāi)展的新型支護(hù)體系(有效性)試驗(yàn)研究主要基于現(xiàn)場(chǎng)的位移量測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)，未對(duì)支護(hù)機(jī)制詳細(xì)闡述，后續(xù)應(yīng)通過(guò)對(duì)比新型支護(hù)體系和常規(guī)支護(hù)體系下結(jié)構(gòu)受力、圍巖壓力及長(zhǎng)期穩(wěn)定性等方面的差異，研究所蘊(yùn)涵的支護(hù)機(jī)制，奠定理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1] 汪波, 郭新新, 何川, 等. 當(dāng)前我國(guó)高地應(yīng)力隧道支護(hù)技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)淺析[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2018, 55(5): 1.

WANG Bo, GUO Xinxin, HE Chuan, et al. Analysis on the characteristics and development trends of the support technology of high ground stress tunnels in China [J]. Modern Tunnelling Technology, 2018, 55(5): 1.

[2] 晏長(zhǎng)根, 羅鑫, 王凱, 等. 深埋軟巖大變形偏壓公路隧道3層支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特征[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2016, 29(2): 98.

YAN Changgen, LUO Xin, WANG Kai, et al. Deformation and pressure characteristics of three-tier support structure in large deformation bias highway tunnel with deep buried soft rock[J]. China Journal of Highway and Transport, 2016, 29(2): 98.

[3] 李國(guó)良, 李寧. 擠壓性圍巖隧道若干基本問(wèn)題探討[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2018, 55(1): 1.

LI Guoliang, LI Ning. Discussion of tunneling in squeezed surrounding rock[J]. Modern Tunnelling Technology, 2018, 55(1): 1.

[4] 《中國(guó)公路學(xué)報(bào)》編輯部. 中國(guó)隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述: 2015[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2015, 28(5): 1.

Editorial Department of China Journal of Highway and Transport. Review on China′s tunnel engineering research: 2015[J]. China Journal of Highway and Transport, 2015, 28(5): 1.

[5] 張梅, 何志軍, 張民慶, 等. 高地應(yīng)力軟巖隧道變形控制設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2012(6): 13.

ZHANG Mei, HE Zhijun, ZHANG Minqing, et al. Design and construction technologies to control the deformation of a soft rock tunnel with high ground stress [J]. Modern Tunnelling Technology, 2012(6): 13.

[6] 張祉道. 家竹箐隧道施工中支護(hù)大變形的整治[J]. 世界隧道, 1997(1): 7.

ZHANG Zhidao. Treatment of large deformation of support in the construction of Jiazhuqing Tunnel[J]. World Tunnel, 1997(1): 7.

[7] 王睿. 國(guó)道317線鷓鴣山隧道圍巖大變形機(jī)制及防治措施研究[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2003.

WANG Rui. Study on large deformation mechanism and prevention measures of surrounding rock in Zhegushan Tunnel of National Highway 317[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2003.

[8] 趙德安, 李國(guó)良, 陳志敏, 等. 烏鞘嶺隧道三維地應(yīng)力場(chǎng)多元有限元回歸拓展分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2009, 28(增刊1): 2687.

ZHAO De′an, LI Guoliang, CHEN Zhimin, et al. Three-dimensional regression analysis of multivariate geostress field of Wushaoling Tunnel[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2009, 28(S1): 2687.

[9] 張旭珍. 關(guān)角隧道大變形處理技術(shù)[J]. 石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 24(1): 17.

ZHANG Xuzhen. Large deformation treatment technology of Guanjiao Tunnel[J]. Journal of Shijiazhuang Tiedao University(Natural Science), 2011, 24(1): 17.

[10] 黃明利, 趙建明, 譚忠盛, 等. 蘭渝鐵路木寨嶺隧道嶺脊段襯砌-圍巖結(jié)構(gòu)體系變形受力特征分析[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2016, 53(6): 89.

HUANG Mingli, ZHAO Jianming, TAN Zhongsheng, et al. Analysis of the deformation and mechanical characteristics of the surrounding rock-lining structure of the Muzhailing Tunnel[J]. Modern Tunnelling Technology, 2016, 53(6): 89.

[11] 施玉晶. 軟巖大變形小凈距隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)研究[D]. 蘭州: 蘭州交通大學(xué), 2014.

SHI Yujing. Study on supporting structures of soft rock tunnel with large deformation and small distance[D]. Lanzhou: Lanzhou Jiaotong University, 2014.

[12] 崔光耀, 祁家所, 王明勝. 片理化玄武巖隧道圍巖大變形控制現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué), 2018, 39(增刊2): 231.

CUI Guangyao, QI Jiasuo, WANG Mingsheng. Field test study on large deformation control of surrounding rock of cleaved basalt tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics, 2018, 39(S2): 231.

[13] 汪波, 王杰, 吳德興, 等. 讓壓支護(hù)技術(shù)在軟巖大變形隧道中的應(yīng)用探討[J]. 公路交通科技, 2015, 32(5): 115.

WANG Bo, WANG Jie, WU Dexing, et al. Discussion on application of yielding supporting technology in large-deformation tunnel in soft rock[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2015, 32(5): 115.

[14] 汪波, 王杰, 吳德興, 等. 讓壓支護(hù)體系在軟巖大變形公路隧道中的應(yīng)用研究[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2016, 13(10): 1985.

WANG Bo, WANG Jie, WU Dexing, et al. Study on application of yielding supporting system for large-deformation in soft rock highway tunnel[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2016, 13(10): 1985.

[15] 康紅普, 林健, 吳擁政. 全斷面高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨索支護(hù)技術(shù)及其在動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用[J]. 煤炭學(xué)報(bào), 2009, 34(9): 1153.

KANG Hongpu, LIN Jian, WU Yongzheng. High pretensioned stress and intensive cable bolting technology set in full section and application in entry affected by dynamic pressure[J]. Journal of China Coal Society, 2009, 34(9): 1153.

[16] 康紅普, 王金華, 林健. 煤礦巷道錨桿支護(hù)應(yīng)用實(shí)例分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2010, 29(4): 649.

KANG Hongpu, WANG Jinhua, LIN Jian. Case studies of rock bolting in coal mine roadways[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(4): 649.

[17] TERZAGHI Karl. Rock defects and loads in tunnel supports[C]// Rock Tunneling With Steel Supports. Youngstown: The Commercial Shearing and Stamping Co., 2004: 17.

[18] BARLA Giovanni. Squeezing rocks in tunnels[J]. ISRM News Journal, 1995, 3(4): 44.

[19] 姜云, 李永林, 李天斌, 等. 隧道工程圍巖大變形類型與機(jī)制研究[J]. 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù), 2004, 15(4): 46.

JIANG Yun, LI Yonglin, LI Tianbin, et al. Study of the classified system of types and mechanism of great distortion in tunnel and underground engineering[J]. Journal of Geological Hazards and Environment Preservation, 2004, 15(4): 46.

[20] 王成虎, 沙鵬, 胡元芳, 等. 隧道圍巖擠壓變形問(wèn)題探究[J]. 巖土力學(xué), 2011, 32(增刊2): 143.

WANG Chenghu, SHA Peng, HU Yuanfang, et al. Study of squeezing deformation problems during tunneling[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(S2): 143.

[21] 喻渝. 擠壓性圍巖支護(hù)大變形的機(jī)理及判定方法[J]. 世界隧道, 1998(1): 46.

YU Yu. Serious deformation of surrounding rock in squeezing ground[J]. World Tunnel, 1998(1): 46.

[22] 王建宇, 胡元芳, 劉志強(qiáng). 高地應(yīng)力軟弱圍巖隧道擠壓型變形和可讓性支護(hù)原理[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2012, 49(3): 9.

WANG Jianyu, HU Yuanfang, LIU Zhiqiang. Tunneling in squeezing ground with yielding support[J]. Modern Tunnellng Technology, 2012, 49(3): 9.

[23] 謝寶琎. 強(qiáng)膨脹土隧道圍巖大變形特性及監(jiān)控預(yù)測(cè)研究[D]. 阜新: 遼寧工程技術(shù)大學(xué), 2017.

XIE Baojin. Study on the mechanism and control of large deformation instability of tunnel surrounding rock[D]. Fuxin: Liaoning Technical University, 2017.

[24] 佘詩(shī)剛, 林鵬. 中國(guó)巖石工程若干進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2014(3): 433.

SHE Shigang, LIN Peng. Some developments and challenging issues in rock engineering field in China[J]. Chinese Journal of Rock Mechanicsand Engineering, 2014(3): 433.

[25] AYDAN ?, AKAGI T, KAWAMOTO T. The squeezing potential of rocks around tunnels： Theory and prediction[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 1993, 26(2): 137.

[26] 徐林生, 李永林, 程崇國(guó). 公路隧道圍巖變形破裂類型與等級(jí)的判定[J]. 重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào), 2002, 21(2): 16.

XU Linsheng, LI Yonglin, CHENG Chongguo. Judging of the deformation-cracking type and grade about surrounding rock of highway tunnel[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University, 2002, 21(2): 16.

[27] 張祉道. 關(guān)于擠壓性圍巖隧道大變形的探討和研究[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2003, 40(2): 5.

ZHANG Zhidao. Discussion and study on large deformation of tunnel in squeezing ground[J]. Modern Tunnelling Technology, 2003, 40(2): 5.

[28] HOEK Evert. Big tunnels in bad rock[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2001, 127(9): 726.

[29] 鄭穎人, 王永甫. 隧道穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)方法講座之一: 隧道圍巖壓力理論進(jìn)展與破壞機(jī)制研究[J]. 隧道建設(shè), 2013, 33(6): 423.

ZHENG Yingren, WANG Yongfu. Evolution of rock mass pressure theory and researches on tunnel failure mechanism[J]. Tunnel Construction, 2013, 33(6): 423.

[30] 王海周. 隧道新奧法施工安全步距計(jì)算方法[D]. 蘭州: 蘭州交通大學(xué), 2015.

WANG Haizhou. Study of the safe step between tunnel face and secondary lining in tunnel construction[D]. Lanzhou: Lanzhou Jiaotong University, 2015.

[31] 李斌, 漆泰岳, 高波, 等. 新意法(巖土控制變形工法)概述[J]. 公路隧道, 2009(2): 1.

LI Bin, QI Taiyue, GAO Bo, et al. An overview of ADECO-RS approach[J]. Highway Tunnel, 2009(2): 1.

[32] 沈慧敏. 推薦挪威隧道施工法NTM[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào), 1995(3): 40.

SHEN Huimin. Recommendation of Norway tunnel construction method NTM[J]. Journal of Railway Engineering Society, 1995(3): 40.

[33] 馮豫. 我國(guó)軟巖巷道支護(hù)的研究[J]. 礦山壓力與頂板管理, 1990, 7(2): 42.

FENG Yu. Study of the supporting of soft-rock roadway in China[J]. Ground Pressure and Strata Control, 1990, 7(2): 42.

[34] 董方庭, 宋宏偉, 郭志宏, 等. 巷道圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論[J]. 煤炭學(xué)報(bào), 1994(1): 21.

DONG Fangting, SONG Hongwei, GUO Zhihong, et al. Theory of roadway surrounding rock loose circle suppor[J]. Journal of China Coal Society, 1994(1): 21.

[35] 方祖烈. 拉壓域特征及主次承載區(qū)的維護(hù)理論[C]//世紀(jì)之交軟巖工程技術(shù)現(xiàn)狀與展望. 北京: 煤炭工業(yè)出版社, 1999: 48.

FANG Zulie. The characteristics of the pressure zone and the maintenance theory of the primary and secondary bearing areas[C]//The Present Situation and Prospect of Soft Rock Engineering Technology at the Turn of the Century. Beijing: China Coal Industry Publishing House, 1999: 48.

[36] 李庶林, 桑玉發(fā). 應(yīng)力控制技術(shù)及其應(yīng)用綜述[J]. 巖土力學(xué), 1997, 18(1): 90.

LI Shulin, SANG Yufa. Stress control technique and its application[J]. Rook and Sole Mechanics, 1997, 18(1): 90.

[37] 何滿潮, 景海河, 孫曉明. 軟巖工程地質(zhì)力學(xué)研究進(jìn)展[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào), 2000(1): 46.

HE Manchao, JING Haihe, SUN Xiaoming. Research progress of soft rock engineering geomechanics in China coal mine[J]. Journal of Engineering Geology, 2000(1): 46.

[38] 汪偉. 新城子隧道小間距段施工及測(cè)試分析[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2017(12): 88.

WANG Wei. Construction and test analysis of Xinchengzi Tunnel with small spacing[J]. Railway Construction Technology, 2017(12): 88.

[39] 祁賢. 木寨嶺隧道軟巖大變形施工技術(shù)措施研究[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2018(3): 86.

QI Xian. Construction technology study on large deformation of soft rock in Muzhailing Tunnel [J]. Railway Construction Technology, 2018(3): 86.

[40] 康紅普. 我國(guó)煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展60年及展望[J]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 45(6): 1071.

KANG Hongpu. Sixty years development and pros-pects of rock bolting technology for underground coal mine roadways in China[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2016, 45(6): 1071.

[41] 康紅普, 楊景賀, 姜鵬飛. 錨索力學(xué)性能測(cè)試與分析[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù), 2015, 43(6): 29.

KANG Hongpu, YANG Jinghe, JIANG Pengfei. Tests and analysis on mechanical properties for cable holts[J]. Coal Science and Technology, 2015, 43(6): 29.