徐 全,吴家耀,褚卫江

(1.中国电建建团 华东勘测设计研究院有限公司,杭州311122;2.浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司,杭州310000)

随着中国工程建设的迅猛发展,地下洞室空间的建设和结构使用要求越来越高,对超大规模(跨度超过50 m)的地下空间的需求开始上升。我国地下工程跨度一般较小,对大跨度的勘察设计、建设等方面还缺乏成套的技术。地下工程除要求满足特定的使用功能外,还特别强调施工过程中的安全以及在长期运营过程中的安全稳定。同时,大跨度地下工程具有结构受力复杂、安全风险高的特点,且受岩体质量、结构面特征、初始地应力场等众多因素影响,是一项非常复杂的地下工程活动。

目前,国内外对于大跨度洞室的研究较少,尤其对跨度大于50 m以上洞室的研究更少。例如,向欣[1]通过3DEC离散元软件结合金沙江某水电站调压井工程,对大跨度洞室(50 m筒径)拱顶的稳定性和支护措施进行了研究,结果表明,采用系统支护与混凝土置换加强支护可以有效控制顶拱错动带的变形;徐干成等[2]对60 m跨度的扁平地下洞室开挖方案进行了研究;Broch等[3]通过挪威大跨度地下洞室的工程案例,研究了61 m大跨度洞室的开挖和支护;Barton[4]通过离散元软件UDEC对挪威62 m大跨度洞室的变形进行预测,并对实际变形值进行了监测。

洞室的设计中,矢跨比(洞室中矢高S与洞室跨度L之比S/L)的设计对洞室稳定性的影响至关重要,过小的矢跨比可能会造成顶拱无法形成应力拱,无拱效应,导致洞室稳定性差,而较大的矢跨比会有利于拱效应的形成,能够提高洞室的稳定性,但较大的矢跨比同时会增加建造成本,如何设计大跨度洞室的矢跨比是大跨度设计中的一项重要内容。……