层状软岩隧道稳定性及受力变形特性研究

周 星， 高 杭， 卫亚科， 胡 炜

(1.西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031； 2 .中铁十二局集团有限公司，山西太原 030024； 3.中铁二院集团有限责任公司，四川成都 610031)

隧道在穿越层状岩体时，由于岩体倾斜且存在层理、节理等弱结构面，隧道的开挖扰动可能使得围岩产生局部失稳，围岩和衬砌结构可能会承受不对称的偏压荷载[1-3]。对于层状软岩引起的偏压隧道及其围压压力的计算方法研究一般分为模型试验和数值模拟两类。如周晓军[2]对顺层岩体作用于隧道衬砌结构的偏压载荷进行了模型试验，得出了地质顺层偏压隧道围岩压力的分布特点及其与不同顺层倾角之间的变化关系；裴晓彤[4]应用ABAQUS面-面接触分析对地质偏压隧道围岩压力及衬砌结构内力进行非线性接触分析与计算；李晓红等[5]结合共和隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对隧道层状岩体的破坏特征进行了分析；夏彬伟[6]通过数值模拟等手段对深埋隧道层状岩体的围岩变形破坏机理进行了研究。以往的数值模拟大多是将层面和基岩分别模拟再定义接触，将层面视为一种特殊的结构，但这种方法不适用于层厚较薄、分层较多的复杂地质模型[7]。

本文以郑万高铁为工程背景，建立符合围岩体特征的节理材料模型，并结合现场量测结果，研究层状软岩隧道在不同层理面角度下的隧道稳定性及其受力变形特征。

1 工程实例

1.1 隧道概况

在建郑万高铁为设计时速350km/h双线隧道。……