软弱地层隧道围岩承载环抗力计算

苏雅; 苏永华; 刘阳阳; 李明; 罗彪

doi:10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2025034

湖南大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (3) : 141 -150. DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2025034

软弱地层隧道围岩承载环抗力计算

苏雅, 苏永华, 刘阳阳, 李明, 罗彪

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摘要

软弱地层中隧道锚喷支护的力学效果主要是形成基于空间边界附近围岩的承载环.利用岩体评级（RMR）系统中的相关因素与岩体地质强度指标（GSI）所涉及要素之间的对应关系，建立了GSI各项要素指标及其总值确定的简明途径.利用岩体内摩擦角、黏聚力与霍克-布朗（Hoek-Brown,H-B）准则常数ms、s及a的等效换算关系，结合拉布西维兹剪切楔体滑移失稳模式，导出了基于H-B非线性屈服准则的承载环抗力及其稳定安全系数计算表达式.实例分析计算结果显示，基于H-B准则计算获得的承载环安全系数与实际情况更为接近，而基于Mohr-Coulomb(M-C)准则的安全系数则过于保守.承载环力学机制及其总体特征由岩体自身力学属性及锚喷拱架支护结构协同决定.锚杆长度控制承载环厚度，其与承载环抗力首先正相关，超过一定值后，转变为负相关.拱架的主要效能在于避免围岩早期出现过大变形松散，喷射混凝土是承载环紧固力（围压）的主要贡献者.岩体力学属性是承载环抗力大小的控制性要素.