基于收敛约束法和岩石整体破坏准则的非圆形隧洞初始支护距离

摘要

在地下隧洞开挖过程中,为了充分发挥围岩的自承能力,掌子面附近初期支护距离的选择至关重要。在这项研究中,提出了一种直观、快速的隧洞初期支护距离的确定方法。首先,基于收敛约束法,将非圆形带衬砌隧洞的解析解与可视化Tecplot软件相结合,构建三维空间力学模型。然后,根据岩石整体破坏准则,计算硬质围岩隧洞的破坏倾向系数,并输出其空间分布图。在此基础上,定义隧洞的关键破坏位置,并建立隧洞关键破坏位置的破坏趋势系数与其距工作面的距离之间的关系。最后,将与临界失效趋势系数对应的工作面距离作为最佳支护距离。以实际工程为例,应用该方法成功地确定了合理的初始支护距离。此外,还发现硬质围岩隧洞的稳定性在距工作面1.0D(D为隧洞断面最大距离)范围内迅速下降,在1.0D范围外趋于稳定。