复杂工况下高地应力软岩隧道变形特征与影响机制

作者：付大喜; 李世鑫; 翁效林

来源：西安建筑科技大学学报(自然科学版), 2022, 54(03): 345-354.

DOI：10.15986/j.1006-7930.2022.03.005

• 高地应力
• 数值模拟
• 软岩
• 应力释放
• 变形规律
• Hoek-Brown强度准则

为探明高地应力软岩隧道在不同开挖工法下洞周塑性变形和应力重分布的响应特征以及地质强度参数对开挖变形的影响机制，寻求不同围岩等级下合理的开挖工法体系以及最佳支护时机，利用数值分析手段，对四种工法下的围岩应力、塑性区分布及变形失稳展开分析研究.结果表明：(1)对于软弱围岩，采用CRD法和三台阶临时仰拱法能够有效控制围岩变形、应力和塑性区的发展，尤其是对拱脚位移的控制效果突出明显，三台阶法和环形预留核心土法开挖后将在拱脚处产生较大的收敛变形；(2)采用临时支撑将在支撑及拱脚位置产生明显的应力集中，实际过程中应加强对此位置的保护，设置锁脚锚杆或补强注浆提高其强度承载力；(3)开挖后过早支护没有充分发挥围岩自承能力，支护不及时围岩内出现松动压力使围岩进入流变状态，软弱Ⅴ级围岩合理支护时间段应在开挖后荷载释放10%～30%内；(4)拱腰水平收敛整体随侧压力系数的增加而增大，但当K为0.5时，拱腰水平位移有从向内收敛迅速向外扩张的趋势；拱顶以上围岩竖向沉降随侧压力系数的增大而减小.数值模拟结果为类似高地应力软岩隧道设计施工和变形控制提供参考和依据.

• 单位
  河南省交通规划设计研究院股份有限公司; 长安大学; 公路学院