单斜构造软硬互层围岩隧道变形特征及控制对策

张立鑫，陈丽俊，陈建勋，王智佼，王治才，刘伟伟

(1. 长安大学 公路学院，陕西 西安 710064； 2. 甘肃长达路业有限责任公司，甘肃 兰州 730050)

0 引 言

随着中国西部大开发战略和“一带一路”倡议的不断推进，交通基础设施建设重心逐渐向西部地区转移[1]。西部地区以山地和丘陵为主，发展现代交通需要修建大量的隧道工程，不可避免会穿越软岩地层，如炭质千枚岩、炭质板岩、绿泥石片岩等地层，在开挖后围岩极易迅速风化、剥落、坍塌，自稳能力极差[2-6]，极易诱发隧道初期支护变形侵限、喷射混凝土剥落、钢架扭曲、二次衬砌开裂等大变形灾害[7-11]，严重影响工程质量安全和施工进度。

作为典型的软岩隧道工程，渭源至武都高速公路木寨岭隧道在施工过程中曾发生严重的大变形灾害[12-14]，其穿越地层主要为层状的砂质板岩和炭质千枚岩组成的软硬互层岩体，斜井掌子面围岩呈明显的单斜构造，现场采用了双层初期支护、加大预留变形量和围岩注浆等措施，以避免隧道变形侵限，但实际变形控制效果并不理想，初期支护变形侵限和破坏现象仍频繁发生，甚至导致拆换拱成为一道施工工序。据统计，2号斜井最大变形达313 cm，换拱率达30.01%，3号斜井最大变形达205 cm，换拱率达35.7%。究其原因，主要是对单斜构造地层条件下层状围岩隧道的变形特征认识不清，变形控制措施缺乏针对性。

针对层状围岩隧道，国内外学者已开展了大量研究。邓祥辉等[15]利用UDEC软件模拟分析了层状砂岩隧道在不同岩层倾角下的变形规律和受力特征。……