基于不完全拱效应的隧道预处理机制与计算方法

叶飞 1，樊康佳 1，宋京 1，段智军 1，贾涛 2

(1. 长安大学公路学院，陕西西安 710064；
2. 北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037)

摘要：隧道开挖中，掌子面–超前核心土的变形同样会使其周围产生拱效应，但该种拱效应不同于后方已开挖区域周围的拱效应，称之为不完全拱效应。不完全拱效应的发挥与预收敛变形和挤出变形有很大的关系，基于不完全拱效应提出了超前核心土周围围岩压力的计算公式，此公式与太沙基公式的不同在于考虑了预收敛变形对围岩压力的影响，并在黏性土的推导中考虑了非垂直滑移面效应，假定破裂面与垂直方向存在夹角  。算例分析显示，随着预收敛变形的增加拱顶土压力的变化可分为近线性快速下降、缓慢下降及稳定阶段，计算土压力随内摩擦角、埋深比及黏聚力的增大而减小，且在黏性土中随破裂面倾角的增大而增大。在此基础上，推导了计算基于新意法的超前核心土加固参数的理论计算公式，结合算例验证了理论公式的适用性，该公式计算简单，便于理解，可用于新意法的初步设计阶段。