基于有限元的三台阶仰拱初支技术

摘要

为了解决大断面软岩隧道的软弱破碎围岩径向位移增速快,开挖后初期支护结构不能尽早发挥作用,极大可能导致围岩失稳、发生安全事故等问题,以新建蒙西—华中煤运通道马湾隧道为依托工程,以优化改进后的三台阶仰拱初支开挖法进行施工,并借助有限元软件建立隧道模型,对三台阶仰拱初支开挖法进行数值模拟分析.最终结果表明:按优化改进后的三台阶仰拱初支开挖法能实现仰拱初支紧跟、隧道初期支护整体尽早封闭成环,做到了开挖、支护工序衔接紧凑;隧道最大竖向变形为33.2mm,拱顶沉降及周边收敛随开挖步的变化均处于施工安全范围内;拱腰初支最大拉应力为1.08MPa,拱顶最大压应力为13.8MPa,均符合施工要求,为大断面软岩隧道施工提供一种更安全的新方案.