昔格达组地层高速铁路隧道围岩承载能力及灾变控制技术研究

With the further promotion of western development, the highway and railway tunnels traversing Xigeda region have sprung up. In light of the poor self-stability and the low carrying capacity of Xigeda Formation Stratum, which could cause accidents, collapse for example, it is of great significance to solve those problems to ensure tunnel construction and operation safety. Besides, in light of the scarce systematic research of tunnel in Xigeda Formation Stratum home and abroad, it is significant in theoretical value and realistic meaning to study the carrying capacity of the surrounding rock of the high-speed railway tunnels in the Xigeda Formation Stratum and to study the catastrophe control technology. This program conducts a systematic study of the surrounding rock of the high-speed railway tunnels in the Xigeda Formation Stratum and catastrophe control through theoretical analysis, model test, field data monitoring, numerical modeling, and technical research. The research contents of the large cross-section tunnel in the Xigeda Formation Stratum mainly include the carrying capacity of the surrounding rock, the deformation behaviour and the instability mechanism, the construction mechanics behavior of the supporting structure, and the catastrophe control technology. This program aims to obtain the deformation prediction model of the large cross-section tunnel in the Xigeda Formation Stratum, the instablilty criterion and standard of the surrounding rock, and the failure mode of the supporting structure. Thus, this program finally presents a package of catastrophe control technology of the tunnels in the Xigeda Formation Stratum, thus laying the foundation of transportation construction in western region.

随着西部大开发的进一步推进，大量穿越昔格达地区的公路、铁路隧道不断出现。由于昔格达组地层围岩自稳性差，承载力低，容易发生坍塌等事故，为保证隧道施工及运营安全，亟需解决此类问题。鉴于国内外关于昔格达组地层隧道的系统研究尚无，因此开展对昔格达组地层高速铁路隧道围岩承载能力及灾变控制技术的研究具有非常重要的理论价值和现实意义。本项目通过理论分析、模型试验、现场数据监测、数值模拟、技术研制等手段对昔格达组地层高速铁路隧道围岩和灾变控制展开系统研究。研究内容主要包括：昔格达组地层大断面隧道围岩承载能力研究、昔格达组地层大断面隧道变形特征及失稳机理研究、昔格达组地层大断面隧道支护结构施工力学行为研究、昔格达组地层大断面隧道灾变控制技术等研究。项目旨在得到昔格达组地层大断面隧道变形预测模型、围岩失稳判据和标准以及支护结构破坏模式，最终提出成套的昔格达组隧道施工灾变控制技术，为西部交通建设提供基础支撑。

昔格达地层是西南地区最著名的软弱岩层之一。由于昔格达组地层隧道围岩自稳性差，承载力低，容易发生坍塌等事故，为保证隧道施工及运营安全，本项目通过理论分析、模型试验、现场数据监测、数值模拟、技术研制等手段对昔格达组地层高速铁路隧道围岩和灾变控制展开系统研究。研究内容主要包括：昔格达组地层大断面隧道围岩承载能力研究、昔格达组地层大断面隧道变形特征及失稳机理研究、昔格达组地层大断面隧道支护结构施工力学行为研究、昔格达组地层大断面隧道灾变控制技术等研究。项目取得了以下成果：系统研究了昔格达地层工程力学特性，提出了考虑含水率的昔格达地层围岩亚级分级方法，建立了昔格达组地层大断面隧道本构模型，得到了昔格达地层隧道弹-塑-松动变形预测模型，揭示了昔格达地层隧道压力拱效应规律，构建了隧道围岩失稳判据和标准以及支护结构破坏模式，明确了昔格达地层隧道灾变含水率临界值，系统揭示了昔格达地层隧道围岩变形机理，明确了昔格达地层隧道灾变特征和灾变因子影响体系，提出了成套的昔格达组隧道施工灾变控制技术。项目获得省部级科技进步奖3项，发表学术论文25篇，其中SCI和EI检索9篇，核心论文11篇，会议论文2篇；授权专利7篇，发明专利1项，实用新型专利6项，培养研究生8名。项目研究成果成功在昔格达地层多座隧道施工进行应用。