基于极限分析法原理的浅埋隧道围岩受力监测对比分析

黄华鹏

(中铁十八局集团第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

由于浅埋段软弱围岩自稳能力较差，在隧道开挖时受到扰动较显著，浅埋段发生延伸至地表塌陷灾害事故的可能性远高于深埋段[1-3]。围岩埋深较小时，隧道围岩塌落体将持续发生延伸至地表，且隧道所需支护力往往随埋深的增加而增大；埋深较大时，隧道围岩塌落范围较为稳定，埋深对其不再有明显影响。为了保证浅埋隧道开挖施工的安全性和隧道围岩稳定性，有必要对隧道围岩压力变化规律、顶部塌落范围及隧道浅埋段影响范围进行研究，为取得适当的围岩支护参数提供理论支持。现阶段，已有大量学者对深埋段隧道两种状况进行隧道围岩塌落问题的研究[4-12]。黄阜[13]从考虑隧道围岩支护力和锚杆支护效果角度出发，对深埋段隧道支护作用下的围岩塌落内部机理进行分析。这些研究有力地推动了深埋围岩破坏时的崩塌范围和隧道变形机理研究的发展，然而浅埋隧道与深埋隧道由于地层特性不同，因而在围岩塌落机理上存在较大的差异，且考虑到浅埋段隧道具有随埋深以及地形变化而有较大变化的特性，不能简单地定性为浅埋隧道或深埋隧道，两者界限并不明确；构建隧道顶部恰当的塌落区是分析隧道稳定性及围岩压力的前提条件，由此探究不同埋深条件下隧道围岩压力分布关系显得十分必要。本文在Hoek-Brown破坏准则的基础上，分析了浅埋段隧道坍塌上限解，并基于隧道围岩压力沿隧道轴向变化规律确定隧道浅埋段的范围，通过实际工程验证公式的适用性，为类似工程提供借鉴。……