复杂山区深埋隧道软岩大变形机理研究——以杨家坪隧道为例

杨家坪隧道施工过程中，软岩大变形不同程度地造成边墙内挤侵限、初期支护和二次衬砌严重变形破坏。为了揭示杨家坪隧道软岩大变形的成因机制，综合工程地质勘察、现场监控量测、室内岩石力学试验、数值模拟和微观分析等手段对其进行综合研究。现场监测结果显示发生大变形的区段与隧道渗水有关，室内物理力学试验表明，千枚岩的纵波波速随浸泡时间变化衰减了2.04% ~5.85%，当充分浸泡28 d后，其单轴抗压强度和弹性模量与天然状态相比分别降低了59.56%和69.68%，说明千枚岩遇水后结构产生了损伤劣化。通过X射线衍射进行矿物成分检测，进一步分析了水岩作用造成隧道围岩强度降低的微观原因。根据现场地应力测试及初始地应力场反演分析可知，杨家坪隧道轴线92.08%的区域处于高到极高地应力状态。此外，高陡倾薄层状千枚岩地层的工程力学特性，以及水和千枚岩的相互耦合作用是杨家坪隧道围岩大变形的主要原因。