硬塑粉质黏土层深埋马蹄形隧道开挖土拱演化分析

摘要

硬塑状粉质黏土地层深埋马蹄形隧道开挖易出现土拱效应。以改进的太沙基围岩压力理论为基础,对上述马蹄形隧道开展了数值计算和现场监测试验,分析隧道开挖全过程中围岩竖向应力重分布及地层沉降变化情况,得出压力拱的形成及演化规律,并分析围岩力学参数大小变化对压力拱形态的影响。研究结果表明:压力拱内围岩应力及地层沉降变化显著,可作为压力拱高度和形状的判断依据;压力拱的形成与发展主要集中在掌子面前后约1倍隧道洞径的距离,它主要分布在隧道上方90°的区域;压力拱高度随围岩黏聚力及内摩擦角的增大呈明显的减小趋势,但宽度对围岩力学参数变化不敏感。研究成果为确定硬塑状粉质黏土地层深埋马蹄形隧道的超前支护参数提供了参考,对指导隧道施工具有重要意义。