宋玉香，张亚辉，刘 勇（石家庄铁道大学 土木工程学院，河北 石家庄 050043）

基于压力拱理论的围岩压力计算研究

宋玉香，张亚辉，刘 勇
（石家庄铁道大学 土木工程学院，河北 石家庄 050043）

按照弹塑性理论，应用数值模拟的方法，通过对比隧道开挖前、后围岩的主应力矢量图，得到隧道开挖后，其周边围岩的主应力矢量方向发生了偏转，形成了压力拱；通过分析拱顶上方的应力状态，提出了压力拱成拱临界埋深和压力拱计算边界的概念；以铁路隧道参考图为准，分析了隧道埋深、跨度及围岩性质等因素对成拱临界埋深和计算边界的影响。经过分析，压力拱临界埋深与计算边界均随着跨度与围岩级别的增大而增大，且呈现一定的规律。通过多元非线性回归分析，得到了临界埋深和计算边界的计算公式，以此得出围岩压力的计算公式，并与《铁路隧道设计规范》所推荐的公式计算得到的围岩压力进行对比，结果表明，通过压力拱理论计算得到的围岩压力较规范要大，且随着围岩级别的增大，两者差值逐渐减小，其中Ⅴ级围岩最为接近。

压力拱；成拱临界埋深；围岩压力；回归分析；多元非线性分析

0 引言

根据地下结构设计的特点，设计计算模型可分为经验类比模型、荷载结构模型、地层结构模型和收敛约束模型。在荷载结构模型中，如何确定作用在隧道结构上的围岩压力值是合理设计的关键。目前通常采用的方法主要有理论计算法和经验法，这些方法中有的没有充分考虑围岩的自承能力，有的需要确定的参数多，均不太实用。……