王睿 党发宁 王靖媛 邓祥辉 袁岽洋

摘要：

隧道开挖后，围岩应力将逐步释放，此时围岩变形增大、压力减小，若能有效确定隧道初期支护最佳施作时机，则既可充分发挥围岩自承能力减小支护结构强度，又可控制围岩变形，确保施工安全。以围岩拉应变达到岩体极限拉应变、围岩开始产生松动圈作为初期支护的最佳施作时机，建立了基于松动圈理论的隧道初期支护施作时机确定理论。运用Midas GTS有限元计算软件，分析各级围岩在应力释放全过程中围岩应力、应变、位移及松动圈的变化规律，确定Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩在应力释放分别达到60%、40%和20%时是施作初期支护的最佳时机。

关 键 词：

围岩松动圈; 初期支护; 应力释放; 拉应变

中图法分类号： U451

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.07.024

0 引 言

隧道开挖后，围岩应力的释放存在明显的时间效应。而在围岩应力释放过程中，岩体损伤加剧、变形增大、围岩压力减小，支护结构所需提供的支护力也随之减小;若对围岩应力释放不加约束，将导致围岩变形过大、初支侵限甚至坍塌[1-3]。因此，确定隧道初期支护最佳施作时机，既可使围岩应力有效释放，减小支护结构强度，又可控制围岩变形，确保施工安全[4-5]。

1958年Lauffer提出了隧道围岩自稳时间的经验公式。从理论上讲，在围岩暂时稳定时间内施作初期支护均是可行的，但由于计算参数难以准确确定，使自稳时间可靠度较低，且自稳时间范围较大，无法确定初期支护最佳时机，常造成围岩过度松弛[6-7]。……