富水隧道开挖扰动对砂岩力学特性影响研究

摘要

【目的】揭示隧道开挖过程中砂岩的力学特性与围岩变化规律，降低因砂岩围岩变化规律难以预测、强度各向异性显著导致的隧道开挖坍塌风险，以指导砂岩隧道安全施工。【方法】基于原状砂岩、受开挖扰动砂岩以及饱和富水条件下砂岩的单轴压缩试验，研究开挖扰动及富水饱和对砂岩强度的影响，并通过三轴压缩试验确定受开挖扰动砂岩的抗剪强度参数。【结果】受开挖扰动砂岩的单轴抗压强度比原状砂岩的显著下降了26.00%，且低于工程勘察报告中的推荐值；富水饱和条件下砂岩的单轴抗压强度比原状砂岩的显著下降了51.31%。通过三轴压缩试验，确定了受开挖扰动砂岩的内摩擦角和黏聚力分别为57.70°和7.90 MPa，所得内摩擦角与图像处理软件得到的结果（53.43°）相近。【结论】开挖活动显著削弱了砂岩的承载能力，富水饱和对砂岩强度的削弱作用更为显著。研究结果丰富了工程扰动下的砂岩力学特性数据库，为预测和防控砂岩及类似围岩隧道开挖过程中的突发事故提供了理论依据。

关键词

隧道工程 / 开挖扰动 / 压缩试验 / 富水饱和砂岩 / 力学特性