基于临界稳定断面的隧道围岩稳定性分析方法探讨

作     者：肖明清 徐晨 XIAO Ming-qing;XU Chen

作者机构：中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430063 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2020年第41卷第5期

页      面：1690-1698页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0813[工学-建筑学] 0901[农学-作物学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：临界稳定断面 围岩稳定性 安全系数 支护力 失稳判据 量化设计 

摘      要：为定量评价隧道围岩的稳定性并指导支护设计,提出了隧道临界稳定断面的概念及基于临界稳定断面的隧道围岩稳定性分析方法,主要包括以下内容:(1)隧道临界稳定断面就是与设计开挖断面中心埋深相同、几何形状相似在无支护状态下围岩能够自稳的最大断面;(2)当设计开挖断面小于临界稳定断面时,临界稳定断面与设计开挖断面之间的围岩可以作为支护结构利用,且当其安全系数满足设计要求时,认为围岩能够长期自稳,除进行局部防护外,不需要系统支护,否则需要补充工程支护措施;(3)当设计开挖断面大于临界稳定断面时,需要进行工程支护;(4)提出了设计支护力的计算方法,即认为破坏区范围内的围岩为松散体,设计支护力Pi应能维持该松散体的稳定且具有一定的安全系数。通过该方法,对两种典型断面形式的铁路隧道的临界稳定断面进行了研究,并计算了不同围岩级别、不同埋深条件下围岩的自承载安全系数与所需的工程支护力。研究成果可以为隧道围岩稳定性的量化分析、支护设计等提供一种新的思路。