天山胜利隧道富水地层深大竖井围岩力学特性及支护技术

天山胜利隧道是新疆乌鲁木齐至尉犁高速公路的控制性工程，单洞长22.1km，属于世界在建最长高速公路隧道。采用“3洞+4竖井”施工方案，其中2-2 竖井深704米，设计直径10.5 米，施工中井下涌水频发、脆性围岩片帮、钻爆施工超欠挖问题凸显，严重制约施工安全及成本管控。究其原因是未能充分认识富水地层围岩力学特性，采取的支护措施不力所致。为了破解富水地层深大竖井支护技术难题，采用现场试验、理论分析、数值模拟综合手段，本报告揭示了渗流硬脆性损伤条件下围岩应力及变形机理，提出了竖井抗水压支护结构设计方法，优化了竖井爆破参数。研究表明，岩体脆性指数及水压越大，竖井围岩应力及变形越大，越不利于稳定性;通过“二阶楔形掏槽+周边深浅孔+动态优化”工艺可合理控制超欠挖;涌水处治应遵循“宜堵适排”思路，建议采取主被动抗水压支护结合注浆措施。基于此，形成了富水地层深大竖井支护技术体系，应用于天山胜利隧道深大竖井施工中，实现了安全、经济、高质量建造目标。