深埋软岩隧道掌子面变形控制研究

袁兴华，张守龙，陈立鹏

（青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东青岛 266000）

0 引言

软弱围岩的显著特征就是质软、结构松散、岩体稳定性差，软岩隧道在施工过程中经常遇到围岩变形量过大、初期支护严重变形而导致侵限严重、掌子面变形过大而导致局部坍塌、频繁设计变更等问题。因此，软岩隧道的变形特征和稳定性控制一直是当前隧道工程界研究的热点问题之一。目前，国内专家学者主要采用理论分析、数值模拟、室内实验以及现场监测等手段，研究软岩隧道的施工力学行为。受目前监测技术和认识水平的限制，对于深埋软岩隧道的研究重点主要集中在隧道开挖后的洞周变形上，而对于掌子面变形的研究相对较少。工程实践中对于深埋软弱围岩来说，有效控制掌子面的变形才是保证隧道整体稳定的关键。

本文以新茨沟隧道为工程背景，通过对不同支护参数、不同台阶长度、不同台阶高度 3 种工况进行三维数值模拟，得出隧道掌子面变形规律，将三维数值模拟结果用于指导现场施工。

1 工程概况

新茨沟隧道位于汉江右侧中、低山区，隧道起止里程为 DZK219+840～DZK220+737，全长 897  m，隧道最大埋深 215  m，隧道洞身穿越地层主要为第四系坡积层、志留系下统片岩，为深埋软岩隧道。本隧道在施工过程中遇到的主要地质问题为炭质片岩，炭质片岩为软弱围岩，片状构造发育，地层产状多变，褶曲发育，受构造挤压作用明显，岩体从破碎至极破碎，开挖中容易产生坍塌。……