杨赐金

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000)

水工隧洞是一种广泛应用于市政、能源和水利工程等许多国民经济领域的地下结构物.确定衬砌结构所承载的围岩压力是隧洞设计的重点基础工作之一.笔者以新疆某砂砾石土洞为例，通过对围岩释放比的控制模拟，研究该类水工隧洞设计优化的方法.

1 工程概况

新疆某隧洞洞身段主要位于砂砾石地层内，隧洞全长1.8 km，隧洞纵坡为1/1 000，为无压明流隧洞，马蹄形断面，洞径6.2 m.洞身段围岩主要由中更新统冲积砂砾石层(Qal2)组成，结构密实，其物理力学指标见表1.上覆土层厚50～68 m，地下水位低于隧洞底板，成洞条件差，围岩类别为Ⅴ类，稳定性差，且围岩内可能分布有松散的砂层透镜体，岩石坚固系数 f为 0.73，单位抗力系数 K0为 100～200 N/cm3，纵波速 Vp为1 000 ～1 200 m/s.

表1 岩土主要物理力学指标建议值

2 隧洞优化设计方法

根据文献［1］规定，对于能形成塌落拱的土洞，作用在土洞衬砌结构上的围岩压力(荷载)可按松动介质平衡理论估算围岩压力，而且土洞的衬砌结构计算，一般不考虑支护结构的作用，只是将其作为安全储备，全部荷载均由衬砌结构承担.若支护结构控制住变形，即洞周土体变形达到基本稳定，可视具体情况适当减少衬砌结构所承受的土压力.那么，确定支护承担的土压力比例有利于隧洞的设计优化.

隧洞支护断面距离开挖掌子面的距离越大，则支护断面处围岩释放的应力越大，作用到支护上的荷载越小，支……