软弱破碎隧道围岩动态压力拱效应模型试验

叶飞１，毛家骅１，刘燕鹏１，２，贾涛１，汪成兵３

（１．长安大学公路学院，陕西西安７１００６４；
２．中交瑞通路桥养护科技有限公司，陕西西安７１００７５；
３．交通运输部公路科学研究院，北京１０００８８）

摘要：为探讨围岩拱效应是否随隧道破坏而动态发展，以软弱破碎围岩为试验对象，在自行设计制作的试验平台上，以重晶石粉、河砂和洗洁精混合料模拟围岩材料，采用全断面隧道开挖法，测量并记录了隧道从开挖完成到塌方结束期间围岩应力的变化情况。试验结果表明：随着隧道开挖，拱腰处的水平应力与竖向应力成反比；距隧道最近围岩由于发生脆性破坏，径向应力和水平应力均减小；距隧道较近围岩由于发生塑性破坏，径向应力增大、水平应力减小；距隧道较远围岩径向应力减小、水平应力增大；隧道开挖后如不及时支护，塑性区将向围岩内部发展；根据隧道拱顶上方水平应力和拱腰处竖向应力峰值位置的变化，可判断拱效应随着隧道失稳而动态发展。