基于强度折减法的并行隧道开挖影响分区研究

摘要

【目的】探究后行隧道在不同间距、不同角度近接不同埋深的先行隧道开挖时，围岩的扰动效应的差异。【方法】采用数值模拟的方法，基于强度折减法，提出一种影响分区划分方法，进而通过数据拟合得出了典型埋深条件下后行隧道近接先行隧道开挖时的影响分区。【结果】在并行隧道各方位的影响分区中，当方位角α=0°时为最稳定方位，当α=135°时为最不利方位；当后行隧道近接先行隧道开挖时，二者间距越大，扰动效应越小，安全系数越大。随着间距变大，安全系数会逐渐趋于并最终等于并行隧道中埋深更深隧道单洞时的安全系数，此时可认为两隧道间的扰动效应消失。在相同间距与相同先行隧道埋深的条件下，后行隧道处于不同方位角时，整体围岩安全系数随间距扩大可分为三个阶段：初期，安全系数由大到小依次为w_0°、w_180°、w_45°、w_135°、w_90°；中期，安全系数由大到小依次为w_0°、w_45°、w_90°、w_135°、w_180°；末期，安全系数分为两组并趋于稳定，其中w_0°、w_45°、w_90°为一组且数值较大，w_135°、w_180°为一组且数值较小。【结论】后行隧道近接先行隧道开挖时，方位角、间距等因素对围岩扰动效应和安全系数影响显著，不同阶段安全系数变化规律明显，研究结果可为隧道近接施工提供理论依据。

关键词

并行隧道 / 强度折减法 / 影响分区 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金项目（51408067）; 湖南省教育厅优秀青年项目（18B136）