金强国

(武九铁路客运专线湖北有限责任公司， 湖北 武汉 430200)

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隧道开挖后，为有效约束和控制围岩变形，保证施工、运营阶段隧道的整体稳定性，需要施作必要的支护结构[1-3]。目前隧道支护结构设计多采用工程类比法和经验法，对于地质条件较好的隧道，支护结构安全储备较大，造成资源浪费； 而对于地质条件复杂的隧道，支护参数的取值不准确，容易造成安全事故[4-6]。在建郑万高铁湖北段隧道，软弱围岩占比大，开挖面积大，采用大断面、大型机械化施工，对隧道支护结构参数的合理性提出了更高的要求。

针对隧道支护参数优化问题，国内许多专家、学者做了大量的工作。如： 彭立敏等[7]和黄小华等[8]采用不等式约束法以及罚函数法等对隧道整体式衬砌结构优化设计问题进行研究； 黄波等[9]对浅埋偏压公隧道的初期支护进行数值模拟，分析不同锚杆横向间距和长度下地表和拱顶沉降以及墙腰收敛的变化规律，并给出锚杆参数值； 沈才华等[10]采用弹塑性非线性有限元方法模拟卵砾石层浅埋公路隧道的开挖和支护全过程，提出卵砾石层斜坡中浅埋大跨扁平公路隧道支护设计和施工的优化方案； 胡建敏等[11]基于乌鞘岭隧道几种典型断面优化的结果，运用有限差分程序，对支护结构的锚杆参数(包括锚杆的最优长度、横向间距和纵向间距等)进一步优化。以往的相关研究多数仅限于对支护结构中的某一个方面进行优化，所采用的优化方法也大多只是根据工程经验，缺乏全面性、系统性和经济性，而且关于大型机械化施工条件下的大断面隧道支护优化研究相对较少。……