浅谈软弱围岩隧道中最优循环进尺的确定

（ ３ ） 、
轮廓线并不相一致。然而 ， 我们发现最大相对 剪应
力（ ＭＲ Ｓ Ｓ ） 还 是和 行为模 式 有关 系 的。 当掌 子 面稳 定 时 ， 超 挖发生在 循环进 尺为 ３ ｍ
立起 来 ， 它不 仅仅 是掌 子面 的 ， 也 是无 支护 段 的 。
小规 模模 型试 验用来 观察 随着 循环进 尺 的增加 掌子 面和 无支 护段 的行 为模式 。虽 然试 验 中对 这些
假 设 在本 文 中的 软 弱 围岩 ， 地 面行 为是 不 受 断
层 面如节 理 、 层 理 或 片理 影 响 的。本 研 究 的 重 点是
如 图 １所示 ， 循 环进 尺 （ Ｒ Ｌ ） 是 作 为开 挖后 没 有 立 即做 支 护安 装 的无支护 段 来确 定 的。覆 岩 层 （ Ｄ） 是从 隧道 结构 顶部 到 地 面 的距 离 ， 这 是 因 为这 里 考 虑 到 了拱 顶 开挖 的因素 。这 里也 没有 考虑锚 杆 预支 持 如管棚 超前 支护 。
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推 进
隧道直径 的一半
护段稳 定 的关 系 。 在本 文 中 ， 采 用 了小 规 模 几 何模 型 相 似 实验 和
Ｐ Ｆ Ｃ ３ Ｄ分 析对 软 弱 围 岩 隧 道 开 挖 掌 子 面 和 无 支 护
段稳 定 性 进 行 研 究 。小 规 模模 型试 验 和 Ｐ Ｆ Ｃ ３ Ｄ分
１ 引言
地 面
循 环进 尺对 掌子 面和 无支 护段 的坍 塌有 很大 的 潜 在影 响 ， 这 对 接 近 掌 子 面 的初 期 支 护 也 是 如 此 。
此外 ， 循 环进 尺对 隧道 的成 本 和 工期 也 有 着 强 烈 的
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一
内 层
影 响 。尽管 这个 问 题 在 经济 和 技 术 上 很 重 要 ， 但 是
析是 为 了确认 掌子 面和无 支 护段 的行 为模 式 。Ｆ Ｄ Ｍ
图 １ 参 数 定义
２ 掌子面 和无 支护 段 的行 为模 式
２ ． １ 小规模 模型 试验
分析 也是 对行 为模 式 进 行 定 量 分 析 的 ， 所 以 掌子 面 稳定 性安 全 系数 已经作 为行 为模 式 的安全 系数 被建
行 为模式 进行 了定 性 的观 察 ， 探 讨 隧道 行 为 失效 机 能 。然而 ， 大 多数研 究 中只考 虑到 了掌 子面 的行为 ， 而没 有考 虑 到实 际的开挖 顺序 。 该模 型 的规模 是 １： ４ ０的 ， 隧道 支 护 是 由一 个 塑料 板模 拟 的 ， 地 面是 由级 配 良好 的砂模 拟 ， 砂 的分 类依 据是 统一 的土 壤分类 系 统 。所 选择 的水 含量 为 １ ． ６ ％～ ２ ％， 选 择 这样 的水 可 以 导致 有 明显 的 内聚 力， 其摩 擦 角 大 概 符 合 。隧 道 破 坏 ２ ５ ｅ ｍ（ １ ０ ｍ） ， 覆 岩层 ５ ０ ｅ ｍ（ ２ Ｏ ｍ） ， 一半 的 空 间用来 做模 拟 试 验 。开 挖长度 以 １ ． ２ ５～ ２ ． ５ ｃ ｍ 为 间隔 ， 来 研 究循 环 进 尺 对
第１ ２期
二
ＲＳ Ｓ：
常英飞 ： 浅谈软弱围岩隧道中最优循环进尺的确定 合。
（ １ ）
）
・ ４ ５・
３ ・ ３ ・ ２ 临界 内聚力 构想
ｃ ｏ ｓ ‘ ｐ・ ｃ ｎ ‘ Ｐ・（
３ ． ２ ． ２ Ｒ Ｓ Ｓ分析 下 的行为 模式 评价
临界内聚力的选择决定 于和各种覆岩层和隧道 直径 下 Ｆ Ｄ Ｍ 分析 的 匹配 ， 如式（ ３ ） 所示 。
掌子 面和无 支护 段 的影 响。
胶结不 良的高度完全风化岩或沉积岩 。 超 挖 或塌方 主要 是 由于 承压过 重而 不是 因为 围 岩 断层 或者 岩爆 灾 害 。对 于 隧道 的深 度 ， 本 研 究 着
重 于浅 埋 、 中埋 隧道 ， 忽 略围岩 挤压 或岩 爆灾 害 的影
响。
程序 。研 究 了还 没有 施做 支护 控 制 的软 弱 围岩 隧道进 深 的 确定 问题 。一 系列 的 小规 模 几何 模 型相 似 实验 和
Ｐ Ｆ Ｃ ３ Ｄ分析 对掌子面和无支护段 的行为模式进行 了检测分析 。研 究结 果在表 明安全 系数 和相 关行为模 式为 圆的
长度 变化 关 系的“ 软弱 围岩 隧道 开挖 方案条件 图” 中有体现。在有详细的结构信息 ， 开挖优化 和概 率设 计阶段可 以
一
—
到 目前 为 止还 没有 开发 出一个 合理 的程 序来 确定 合 适 的循 环 进 尺 。一 直 把 重 点 放 在 掌 子 面 的 稳 定 性
上， 考 虑无 支护 段 的另一 方 面 ， 忽视 了掌子 面和无 支
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独 立进 行 。 可 为基 坑 的优 化提 供 有 用 的 信 息 。
关键词 ： 进 尺 长度 ； 软 弱 围岩 隧 道 ； 安 全 系数
中图分 类号 ： Ｕ ４ ５ ５
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ３— ６ ０ ５ ２ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２— ０ ０ ４ ３— ０ ４
第１ ２ 期
北 方 交 通
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浅谈 软 弱 围岩 隧 道 中最 优 循 环 进 尺 的确 定
常英飞
（ 石家庄交通勘察设计 院， 石家庄 ０ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要： 尽管在传统 隧道 中循环进尺 对技 术和 经济都有 重要影 响 ， 但是 对 于它的确 定还没有 一个条理 清楚的
ｒｔ ． ｒ ． ，
Ｒ Ｓ Ｓ分 析 不 能 模 仿 出 实 际 的 破 坏 机 能 ， 从 Ｐ Ｆ Ｃ ３ Ｄ看 到 的掌 子面 超挖 轮 廓线 和 １ ． Ｏ Ｒ Ｓ Ｓ模 拟 的
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