浅埋超大断面黄土隧道双层支护体系受力变形特征分析

摘要

针对浅埋超大断面黄土隧道围岩自稳能力差、单层初期支护易失效等问题，依托甘肃省兰州市白石2号隧道工程，建立了传统单层初期支护和新型双层初期支护两种工况下的隧道开挖数值模型，通过系统分析不同支护条件下围岩收敛变形和支护应力的变化规律，探讨了双层初期支护体系的受力变形特征，并结合现场监测数据对数值模拟结果进行了对比和验证。结果表明：与单层初期支护相比，双层初期支护通过分级承载围岩压力，能够有效发挥围岩的自承载能力，内层支护的应力值比单层支护降低约80%；在双层支护条件下，围岩最大沉降为65.2 mm，虽略高于单层支护的58.8 mm，但双层支护能够适应围岩的初始变形，释放围岩的变形能量，提升了支护体系的长期稳定性；围岩的收敛变形和初期支护接触压力随时间变化呈现“快速增长—缓慢增长—最终稳定”的三阶段特征，内层初期支护的施作有效减缓了围岩的收敛变形和支护接触压力的增长速率；研究结果表明双层初期支护结构在浅埋超大断面黄土隧道中具有良好的工程适用性。

关键词

黄土隧道 / 浅埋超大断面 / 双层初期支护 / 受力变形特征 / 现场监测

基金资助

国家自然科学基金（52568059,52208392）; 高铁联合基金（U2468217）