软弱围岩大断面隧道结构稳定性的数值模拟研究

曹文豪，季宪军，司小伟

(南阳理工学院土木工程学院 河南 南阳 473000)

0 引言

软岩隧道工程一直是世界性的难点工程，尤其是隧道逐渐向大型和超大型的方向发展，随之也带来了一系列围岩变形、剥落等问题。隧道围岩稳定性是业界人士一直比较关注的重点，在软弱围岩条件下的大断面隧道开挖支护更是其中的难点。

国外对于软岩巷道工程的研究起步要远早于我国，早在19世纪A Haim和W J M Rankine等人就提出了古典理论，之后奥地利工程师对前面的理论进行总结并提出了著名的新奥法理论[1]。新奥法被称为是一种隧道设计施工的方法理论，其核心是利用岩体自身承载力并与人工支护结合一同维护隧道的稳定性[2,3]。20世纪70年代，新奥法施工在国外的发展已经趋于成熟，随着我国隧道软岩研究大门的打开，我国各种原理、方法陆续问世，比如冯豫等教授经过不断分析和研究提出的联合支护理论，于学馥教授研究出的轴变理论，陈宗基教授建国初期就软弱岩体巷道支护问题发布的岩性转化理等[4,5]。上述理论的提出也进一步发展和完善了我国软弱围岩支护的理论，同时数值模拟方法[6-9]的丰富为围岩稳定性支护理论的进一步发展奠定了坚实的基础。

本文以坪坎-汉中高速公路某大断面隧道软弱围岩工程为背景，用FlAC3D进行具体岩体的数值模拟并对拱形隧道断面进行监测分析。对软岩隧道开挖后、支护后的位移收敛和应力变形进行检测和研究，科学地对隧道稳定性做出客观实际的规律总结，进而指导实际施工。……