张 力, 董兴舒, 孙建光, 傅鹤林

(1.中交第四公路工程局有限公司, 北京 100022； 2. 中南大学土木工程学院, 长沙 410075)

随着经济的高速发展,中国对于交通建设的要求不断提高,公路隧道以每年960 km左右的增长速度位于世界首位[1]。隧道建设的安全性和经济性作为设计施工的两大控制指标,如何在保证安全性的前提下控制投资成本一直是广大学者孜孜以求的目标[2-4]。隧道建设中复合式衬砌被广泛使用,系统锚杆作为其重要组成部分。然而,针对系统锚杆的研究仍处于探索阶段,在隧道设计中工程类比法作为主流设计方法,使得隧道设计受荷特征与现场时效匹配不足,多造成工程风险或资源浪费[5-7]。

目前对于隧道系统锚杆方面的研究,部分学者认为隧道可以全部取消系统锚杆,以减少施工工序使隧道支护尽早封闭产生作用；另一种认为系统锚杆不可取消,但在一定条件下可以对锚杆长度、直径、间距等参数进行优化。陈建勋等[8-9]通过现场测试和统计分析研究了土质隧道系统锚杆受力特征,结果表明,钢架支护条件下系统锚杆对土质围岩隧道作用不大；在石质围岩隧道方面,黄海昀等[10]研究表明在石质围岩隧道系统锚杆未发挥作用,并对无系统锚杆支护条件进行数值模拟验证后在现场进行推广。

在软弱围岩和坚硬完整围岩之间的隧道往往不能采取直接取消系统锚杆的极端优化方案,对系统锚杆参数进行优化成为主要途径。很多专家学者通过现场试验和数值模拟对系统锚杆进行研究,主要成果有：荣耀等[11]研究表明在保证隧道拱架、喷射混凝土等初期支护效果的前提下可适当弱化系统锚杆参数；……