张运良，路 平，王昌胜，李凤翔

(中南大学土木工程学院)

0 引言

软弱岩石是指工程环境中能产生显著塑性变形，具有软弱、松散、破碎、风化、膨胀等物理特性的岩体总称。因其工程性质软弱并常常导致工程地质问题或地质灾害发生，软弱围岩常是隧道工程处理和加固的对象。

对于软弱围岩，隧道开挖后的变形基本可分为弹性变形、塑性变形和流变三个阶段。对于一般软弱围岩，只要加强支护结构，如提高支护结构的刚度，缩短支护时间等即可有效限制围岩变形的进一步发展。而缩短支护时间由于其经济有效性，成为隧道工程施工中普遍采用的方法。

台阶法是新奥法中适用性最广泛的施工方法，它将断面分成上半断面和下半断面两部分分别进行开挖。随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，因而在隧道工程施工中，台阶法是最重要的方法之一。根据台阶的长度，有长台阶法、短台阶法和超短台阶三种方式。根据工程地质及水文地质条件、围岩类别、隧道埋深、断面尺寸等因素，综合考虑决定台阶法施工的步距。

本文根据炎汝高速公路花子坳隧道的施工为研究背景，对Ⅴ级围岩段所采用的短台阶施工工法进行有限元数值模拟计算，并作了较深入的研究。

1 工程概况

花子坳隧道是炎汝高速公路第10标的主要工程之一，位于湖南省炎陵县境内。隧道左线起讫里程为ZK42+945～ZK43+868，右线起讫里程 YK42+916.5～YK43+860，为上下行双线分离式隧道。YK43+915～YK43+140段为粘土、强风化砂质页岩，岩体极破碎，自稳性差，拱部无支护时易冒顶、掉快，为Ⅴ级围岩。……