公路隧道喷射型ECC物理力学性能及其喷层稳定性

胡时; 李晓芳; 蔡海兵; 韩辰悦; 宋海清

doi:10.15961/j.jsuese.202300688

工程科学与技术 ›› 2024, Vol. 56 ›› Issue (03) : 109 -121. DOI: 10.15961/j.jsuese.202300688

公路隧道喷射型ECC物理力学性能及其喷层稳定性

胡时, 李晓芳, 蔡海兵, 韩辰悦, 宋海清

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摘要

传统纤维增强水泥基复合材料（ECC）存在成本高、收缩大和应用场景局限等问题，且关于开挖扰动下公路隧道喷射型ECC层稳定性的研究尚不完善，此外缺乏对其工程应用后的监测评估。基于此，本文研究了公路隧道喷射型ECC的物理力学性能，分析了开挖扰动下围岩及喷射型ECC层的稳定性，并通过现场监测分析了其应用效果。结果表明：将脱硫石膏、混杂纤维、机制砂、膨胀剂和减缩剂引入ECC中，所研发的喷射型ECC物理力学性能满足公路隧道喷射混凝土的要求。基于数值模拟，当支护12 m后，喷射型ECC层的拉伸和压缩最大主应力较C25喷射混凝土（C25SC）层分别提高了36.8%、28.4%，并且其内侧拱顶的最大竖向位移较C25SC可降低3.15%，仅为1.23 mm。基于现场实测，在近似相同的围岩地质条件下，使用喷射型ECC较C25SC，能够降低10.26%的竖直沉降变形，此外其喷层表面未发现开裂、线状渗水等情况。因此，喷射型ECC在公路隧道支护领域具有广阔的应用前景。