基于全断面施工的超大断面隧道围岩松动圈分布特性研究

为掌握机械化施工背景下超大断面隧道全断面开挖后围岩松动圈的分布特性，服务于隧道工程动态设计与施工，以某双线高铁隧道为依托，从数值模拟及现场测试两方面进行分析研究。首先基于室内三轴试验获得符合工程实际下的围岩相关参数，之后利用数值模拟的方法，提出以极限剪应变作为围岩松动圈范围的判据，得出超大断面隧道全断面开挖后围岩松动圈的分布范围，最后通过现场波速测试测得松动圈厚度，分析围岩波速随孔深的变化情况，并与模拟结果对比分析。结果表明：以极限剪应变判据模拟得出围岩松动圈范围边墙两侧呈“月牙形”分布，拱顶及仰拱处呈“半圆环形”分布，边墙处松动圈厚度达到最大值1.10m;现场测试结果表明，边墙处围岩松动圈厚度为1.00～1.10m,拱腰处围岩松动圈厚度为0.50～0.60m,拱肩处围岩松动圈厚度为0.40～0.50m。室内试验为数值模拟提供了合理的围岩参数，模拟结果与实测结果较为吻合，验证了以极限剪应变判据在模拟确定围岩松动圈范围中的合理性及可靠性。本文研究成果可为今后类似工程提供一定思路及参考。