深埋软岩隧道纵向塌落拱形态特征及影响因素研究

刘勇; 田野; 宋玉香; 陈炳廷

doi:10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20250002

石家庄铁道大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 38 ›› Issue (02) : 50 -57. DOI: 10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20250002

深埋软岩隧道纵向塌落拱形态特征及影响因素研究

刘勇, 田野, 宋玉香, 陈炳廷

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摘要

目前对于塌落拱高度的研究大多基于二维竖向平面，忽略了空间效应的影响。采用三维数值模拟的方法，得到了纵向塌落拱的形态特征，分析了围岩容重、隧道埋深、断面尺寸以及支护时机对纵向塌落拱高度的影响。结果表明，隧道开挖后，在掌子面后方1倍～1.2倍洞径处，拱顶出现了沿隧道开挖方向的纵向塌落拱，塌落拱高度沿隧道开挖方向不断增大，在初期支护边缘达到极值，随后迅速下降，于掌子面前方约2 m处降为0;纵向塌落拱高度随着围岩容重、隧道埋深和断面尺寸的增加而增加；随着埋深增大，塌落拱的形状由尖拱形逐渐变化为圆弧形；初期支护施作的时间越晚，开挖对围岩扰动越大，纵向塌落拱高度越高，建议在隧道开挖后尽早施作初期支护，以降低对围岩的扰动，提高围岩稳定性。