水平层状岩隧道荷载计算公式修正方法及其应用

摘要

为研究适用于水平层状围岩隧道的围岩荷载计算方法，指导实际隧道工程施工，采用理论推导的方式，结合数值模拟荷载-结构法计算模型，对水平层状围岩隧道的开挖工法和初期支护参数进行了优化。结果表明：1)水平层状围岩隧道塌落拱顶形成岩梁结构，基于此提出了针对水平层状岩隧道的围岩竖向荷载计算公式修正方法。2)基于掌子面力学平衡稳定分析模型，考虑塌落拱顶岩梁作用效应，通过计算得到了铜川隧道一号斜井工区水平层状砂岩、泥岩的岩梁极限厚度分别为1.7和2.3 m,当岩层厚度大于极限厚度时，岩梁可代替超前支护起到拱顶加固作用；同时计算表明Ⅲ、Ⅳ级围岩采用全断面法代替原来的台阶法施工，掌子面稳定系数满足规范要求。3)铜川隧道一号斜井工区Ⅲb型、Ⅳa型和Ⅳb型初期支护参数优化后，钢支撑最大间距分别为1.8、1.6、1.6 m,相应的截面最小安全系数分别为1.65、1.63、1.57,均满足规范中的安全系数控制基准要求。

关键词

水平层状岩 / 荷载计算 / 施工工法 / 初期支护 / 参数优化