陈 江 刘敏捷

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳，550081）

0 引 言

由于工程地质、施工条件以及管理因素造成了隧道超欠挖，从而导致初期支护结构与设计结构不符，即初支“异形结构”，最终造成结构极限承载能力、运行变形量的变化。同时，超欠挖还会改变围岩的受力特征、影响围岩的稳定［1］。

对于由于超欠挖导致的初期支护异形结构，王明年等［2-3］采用理论解析结合自适应有限元的方法，分析了超挖对隧道应力状态的影响，发现当超挖存在时，对应力集中有较大影响，欠挖存在时，对支护结构有一定影响，经统计分析初步揭示了变异系数与不同衬砌厚度间的关系［4］。吴剑、杨建宏［5-6］则通过地质雷达等设备对隧道衬砌结构扫描获取的数据，获取了隧道支护结构厚度分布规律，通过数值分析等方法，获取了衬砌结构的变异系数值及其可靠度的分析函数，作为施工安全性的评价基础。施成华、彭立敏等［7-8］将衬砌结构分块并建立相互联系，以蒙特卡罗-随机有限元法为指导，研究了当衬砌某块结构失效后对整体结构可靠度的影响，提出了隧道支护结构失效指标及可靠概率的确定方法。

总之，以往的研究通常只涉及围岩应力分布与可靠性的定性分析，很少考虑到初期支护形态的变化，从而极限承载能力与稳定性也发生变化的问题。因此，探究隧道超欠挖情况下异形支护结构的力学特征将是一个重要课题。

1 隧道异形初期支护结构自动化建模方法的构建

1.1 隧道超欠挖信息的获取

超欠挖广泛存在于隧道施工中，不仅影响隧道施工效率、增加工程造价，还会改变围岩的受力特征、影响围岩与支护结构的稳定［9］。……