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TBM隧洞围岩分级方法及支护体系研究邓铭江;谭忠盛【期刊名称】《隧道建设（中英文）》【年(卷),期】2024(44)2【摘要】目前TBM隧洞设计施工主要采用基于矿山法的围岩分级方法,但由于TBM法与矿山法隧洞施工存在很大差异,传统矿山法的围岩分级方法难以适用于TBM施工。
为解决该问题,依托北疆供水二期工程,综合考虑围岩稳定性和围岩可掘性,选取围岩基本质量指标BQ、岩石单轴饱和抗压强度Rc、岩体完整性系数KV 和岩石磨蚀性指数CAI作为评价隧洞围岩性质的主要指标,统计18台TBM集群施工收集的近3000组BQ、Rc、KV等岩性指标数据,分析各项岩性指标与纯掘进速度PR及安全系数FS的变化规律,将TBM隧洞围岩分为Ⅰ~Ⅴ级共10个亚级。
在此基础上,分析了敞开式TBM的施工特性,进而采用数值模拟方法,对各级围岩在不同支护参数下的稳定性进行对比分析,提出了适用于北疆地区水工隧洞各级围岩的隧洞支护体系及支护参数,共形成7套支护体系设计图,并结合现场实际工程对本文提出的围岩分级支护体系进行验证。
现场监测数据表明,本文提出的TBM隧洞围岩分级支护体系有较好的适用性。
【总页数】40页(P205-224)【作者】邓铭江;谭忠盛【作者单位】新疆水利发展投资(集团)有限公司;北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U45【相关文献】1.深埋 TBM 隧洞围岩稳定与衬砌支护时机研究2.TBM施工条件下隧洞围岩分级方法研究与应用3.TBM隧洞开挖施工过程中围岩稳定及初期支护三维仿真模拟4.深埋TBM隧洞岩性界面区围岩破坏特征与支护技术研究5.某深埋TBM引水隧洞不同围岩条件下岩爆破坏特征及支护方案研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
埋深与围岩质量对隧洞围岩稳定性的影响探究言志信;黄文贵;史盛【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)006【摘要】采用有限元方法,初步研究了隧洞在埋深为33,233,433 m时,在Ⅰ～Ⅴ级围岩的受力、塑性变形和位移变化.研究发现,在同一埋深下,随着围岩破碎程度的增加,围岩的受拉区和塑性变形区逐渐从拱顶、底向边墙转移,并可能在边墙处发生拉应力突增现象,突增幅度随埋深的增加而增大.隧洞的拱顶、边墙和拱底都会产生较大位移;随着埋深的增加和岩体的破碎,拱顶和拱肩的位移会超过其他部位.计算结果和已有的模型试验结果相比较,论证了研究方法和结论的合理性.【总页数】8页(P18-25)【作者】言志信;黄文贵;史盛【作者单位】兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730000;兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730000;兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730000;兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TU45【相关文献】1.不同埋深对某水电站隧洞围岩流变稳定性影响 [J], 王瑞红;郭金龙;宛良朋;汤天彩2.埋深及断面尺寸对隧洞围岩稳定性的影响 [J], 原先凡;邓华锋;宛良朋;钟美凤3.不同施工方法对隧洞围岩稳定性评价和围岩类别划分的影响 [J], 宋嶽;宣贵金;程莉4.白石引水隧洞郁类围岩洞段围岩开挖支护稳定性分析与工程建议 [J], 盛亮5.深埋高压引水隧洞I类围岩洞段围岩稳定性分析与支护建议 [J], 齐凯因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
富水区深埋隧洞围岩稳定分析的开题报告一、课题背景与研究意义隧洞工程作为城市建设中重要的一环，在现代化城市建设中扮演着至关重要的角色。
然而，由于地质条件复杂、静态载荷和动态载荷交替作用、水文条件等多种因素的影响，隧洞施工过程中常常会遇到难以预计和控制的风险因素，如洞体崩塌、围岩冻胀和渗水扰动等问题。
因此，在隧洞工程中保障隧洞的安全和稳定性非常重要，同时也是隧洞设计和施工的重要目标。
本课题针对富水区地质条件，研究隧洞围岩稳定性问题。
按照隧道开挖过程中的不同阶段，本研究首先对初始状态下的围岩进行力学分析，确定其力学参数。
然后模拟隧道开挖过程，对隧道开挖过程中的围岩应力变化进行仿真模拟分析，对隧洞围岩稳定性进行综合评价，并提出建议和措施，为隧洞的开挖、施工和运营提供科学依据。
二、研究内容1.富水区隧洞地质背景和工程背景的分析，确定隧洞所处的地形、地质条件和水文条件等，以此确定隧洞施工时可能遇到的预想问题，并预测其可能产生的危害。
确定富水区隧洞的设计水平。
2.根据隧洞所处的地形、地质条件和工程背景等，获得隧洞工程围岩的力学参数，包括土壤强度、岩层承载能力等，在确定初始状态下的围岩力学参数的基础上，对隧洞开挖后围岩的应力变化进行分析。
3.采用有限元仿真分析方法，在隧道开挖过程中对隧道围岩进行分析，模拟分析隧道开挖后围岩变形、裂纹和位移等物理现象。
4.评估隧洞围岩的稳定性，确定隧洞开挖和施工过程中可能产生的风险因素，探讨隧洞围岩的稳定性问题，对提出对应的措施进行分析和评价。
5.撰写综合性的论文，阐述研究的过程和结果，深入探讨隧洞围岩稳定性问题，提出有效的解决方案。
三、研究方法和技术路线1.资料收集：收集与富水区隧洞相关的地质、水文、工程设计和施工等数据和资料。
包括地形地貌图、地质图、钻孔勘探结果、水文资料等。
2.现场勘察：进行在地面和井下的实地勘察，确定隧洞开挖和施工过程中可能遇到的问题。
3.力学测试：进行围岩的力学试验和标定工作，获取围岩的力学参数。
地铁工程双护盾TBM施工地层稳定性及支护结构受力机理研究下文将地铁项目建设当中的双护盾TBM施工（下文简称“TBM施工”）期间，掘进施工参数对于围岩内部稳定性产生的影响、各类支护施工方法和围岩之间产生的相互作用机理当作讨论对象，经过查阅各类资料进行调研、通过理论知识进行分析等大量方式开展研究工作。
标签：地铁工程；双护盾TBM施工；地层稳定性；支护结构；受力机理研究TBM施工方式普遍使用在深埋、长度大的隧道施工中。
因为地铁项目施工时具备的复杂性以及重要性，所以，对掘进施工期间，导致围岩部分出现的扰动现象进行嚴格的控制，预防此类事故对地表区域的建筑物产生重大的影响。
一、对各类围岩当中稳定性产生的影响（一）对于中风化类型围岩稳定性产生的影响因为中风化类型的花岗岩自身拥有相对优质的稳定性，TBM掘进施工期间，对于这类围岩稳定性产生的影响普遍不大。
综合而言，其具备的稳定性相对较优。
一些与隧道洞身所处区域偏短的围岩，其拥有的安全系数不超过1。
这一数据能够表明，TBM掘进施工期间对于原岩应力本身达到的平衡造成了破坏，从之前的三向应力几乎转变为两项应力，在围岩内部出现应力集中的情况，围岩会出现损坏情况，同时从周围慢慢往深层区域扩散，直至呈现出全新的三向应力之后结束。
TBM掘进施工会对隧道当中洞壁位置上的围岩造成相对偏大的影响，在这一位置上层形成破裂带，朝着深层区域扩散；由于距离的不断加大，TBM掘进施工对于胃炎造成的扰动现象慢慢降低[1]。
从围岩部分呈现出的安全系数能够了解到，TBM掘进施工过程中，对于隧道当中的拱肩以及拱顶这两个区域造成的影响相对偏大，而对于拱底以及拱脚这两个区域造成的影响相对偏小。
中风化类型围岩状态当中，对于参数存在差异的掘进速度开展施工时，由于施工转速的加大，TBM掘进施工对于围岩部分出现的扰动情况会在一定程度上降低。
另外，和施工的推进速度进行对比，转速对于围岩部分造成的影响更为明显。
例如，在对某一地铁项目使用TBM开展掘进施工时，出现的松动圈区间值是0m～0.6m。
深埋大断面地下洞室支护方案及围岩稳定性分析发布时间：2022-10-20T09:02:20.881Z 来源：《科技新时代》2022年第5月9期作者：白立强[导读] 针对深埋大断面地下洞室支护方案以及围岩稳定性的问题白立强（山西省水利建筑工程集团有限公司，山西太原 030000）摘要：针对深埋大断面地下洞室支护方案以及围岩稳定性的问题。
本文提出了“严格施工规范、遵循施工要求、按需增设支护”的大断面洞室支护设计理念，详细的阐述了针对大断面地下洞室的支护设计方案，并对围岩稳定性进行了分析。
研究结果表明，采用本文提出的大断面支护设计理念能够有效保证地下洞室围岩的长期稳定，声波测试结果显示围岩内部损伤区深度未进一步扩展。
研究成果可为相关深埋大断面洞室支护设计图提供相关参考。
关键词：深埋大断面；支护方案；围岩稳定性；TBM隧洞；中图分类号：文献标识码：1 引言随着我国水电建设事业的快速发展，地下空间开发利用不断加快，相关的深埋大断面隧洞日益增加，建设过程中将遇到越来越多的大型下洞室结构，如锦屏、三峡、NJ等引水工程，这些水工隧洞往往具有断面大、埋深大、地质条件复杂等特点[1, 2]。
大断面隧洞的支护设计是控制围岩变形和破坏的关键措施，其本质在于通过加固改善围岩的力学性质，进而提高围岩的自承能力[3]。
但在大断面洞室开挖过程中，支护措施是否合理、围岩稳定性能否达标，相关问题长期困扰着相关设计人员和施工人员，此类问题也越来越得到重视[4]。
朱维申、何满潮[5]等人对大断面地下厂房的阶段性施工顺序进行了优化计算，提出了围岩体动态力学的概念，以此提高大断面洞室开挖过程中的围岩稳定性。
此外，良好的大断面地下洞室支护设计方案能够有效保证洞室的长期稳定性[6, 7]，因此，开展大断面地下洞室支护设计对保证隧洞围岩长期稳定有着重大意义。
本文以某深埋大断面地下洞室为研究背景，总结前人经验，并结合现场地质条件提出了具体的大断面地下洞室支护设计方案，同时基于现场声波测试对围岩稳定性进行了验证分析。
隧道二次衬砌的合理支护时机研究摘要：新奥法由于能有效地利用围岩本身支承能力，使围岩和支护结构共同作用，能有效地克服冒顶和局部塌方等事故，并且由于支护结构包括初次支护和二次衬砌，大大提高了隧道防水效果和安全储备，因此在隧道修建中得到了广泛应用。
而隧道二次衬砌的施工则是隧道施工中的重中之重，确定合理的二衬施作时间对充分发挥围岩的自承能力、隧道洞室开挖的经济和安全性具有重要意义。
关键词：隧道二衬：支护时机：监控量测：隧道开挖：三维模拟1 前言隧道二次衬砌的支护时机研究一直是隧道施工中的一个重点及难点。
随着软岩工程力学的发展和完善，隧道施工中支护时机的确定，得到更多学者和工程界人士的关注。
二次衬砌施作时机始终是隧道界讨论的热点问题，目前提出了大量的方法，来判断二衬的合理支护时机，其中有通过弹塑性理论来对隧道二衬支护时机进行分析，有通过隧道围岩蠕变特性来对其进行分析，还有通过隧道的各种开挖方法来对二衬支护时机进行分析，以及通过非线性弹塑性以及对软弱围岩进行三维有限元分析来进行二衬合理支护时机的分析等等。
2 支护时机的确定（1）二衬支护时机确定的原则与标准①影响隧道周边最终位移量的因素1）岩体的物理力学性质；2）原始地应力大小；3）开挖方式；4）掘进速度；5）支护时机；6）支护方式。
②隧道周边容许位移量的确定原则1）城市地下隧道的下沉量尽量小，一般不能超过5～10毫米；2）浅埋山岭隧道容许位移量可以大些，一般小于30毫米；3）深埋隧道洞周的位移不致引起有害松动为原则，一般30毫米左右；③二次衬砌支护时间选择原则：1）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；2）已产生的各项位移已达预计总位移量的80%～90%；3）周边位移速率小于0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.15mm/d。
（2）二衬支护时机的确定方法黏弹塑性介质中隧道衬砌的位移计算式：（3）最佳支护时间的物理意义确定最佳支护时间进行二次支护，主要是为了满足隧道支护系统的条件，可以充分发挥围岩自承能力，并尽可能地释放能量，降低支护结构受到的压力。
文章编号:1006—2610(2023)04—0064—07某深埋TBM引水隧洞不同围岩条件下岩爆破坏特征及支护方案研究郭新强1,张 宇2,3,张 伟2,3,肖逸飞1,陈 诚1(1.新疆水利发展投资(集团)有限公司,乌鲁木齐 830000;2.东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,沈阳 110819;3.东北大学辽宁省深部工程与智能技术重点实验室,沈阳 110819)摘 要:不同围岩条件下,深埋硬岩隧洞同一等级岩爆破坏特征有显著区别。
以某深埋TBM引水隧洞工程为研究背景,分析了不同围岩中等岩爆破坏特征,基于声波测试、数值计算建立了不同围岩条件下深埋隧洞中等岩爆区防控方案。
研究结果表明:该TBM隧洞以中等岩爆为主,Ⅲb类围岩中等岩爆平均深度为0.58m,Ⅲa类围岩中等岩爆平均深度为0.45m,Ⅱ类围岩中等岩爆深度为0.32m。
数值模拟与现场声波测试结果进一步表明,从Ⅱ类至Ⅲb 类围岩,损伤区深度逐渐增大,最大主应力逐渐减小,但应力集中区距边墙距离及范围更大。
建立的不同类别围岩中等岩爆区防控方案得到成功应用,现场安全通过岩爆区,且Ⅱ类、Ⅲa类和Ⅲb类围岩中等岩爆段平均日进尺分别提高了19.8%、18.8%和30.6%,施工效率大大提高。
研究成果可为相同或相近TBM隧洞工程提供参考依据。
关键词:不同围岩条件;中等岩爆;破坏特征;防控方案;TBM引水隧洞中图分类号:U45 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2023.04.011Study on Rockburst Failure Characteristics and Support Scheme of a deep TBM Headrace Tunnelunder Different Surrounding Rock ConditionsGUO Xinqiang1,ZHANG Yu2,3,ZHANG Wei2,3,XIAO Yifei1,CHEN Cheng1(1.Xinjiang Water Conservancy Development Investment(Group)Co.,Ltd.Xinjiang 830000,China;2.Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines,Northeastern University,Shenyang 110819,China;3.Key Laboratory of Liaoning Province on Deep Engineering and Intelligent Technology,Northeastern University,Shenyang 110819,China) Abstract:The failure characteristics of the same intensity rockburst in deep buried hard rock tunnel are significantly different under different sur⁃rounding rock conditions.This paper takes a deep buried TBM headrace tunnel works as the study background,the failure characteristics of moder⁃ate rockburst under different surrounding rock conditions are analyzed.The mitigation scheme of moderate rockburst area in deep buried tunnels under different surrounding rock conditions are established based on acoustic testing and numerical simulation.The study shows that the rockburst intensity is mainly moderate.The average depth of moderate rockburst in Class IIIb surrounding rock is0.58m,in Class IIIa surrounding rock is 0.45m and in Class II surrounding rock is0.32m.The results of numerical simulation and in-situ acoustic testing further show that,the depth of failure zone gradually increases,and the maximum principal stress gradually decreases from Class II to Class IIIb surrounding rock,but the dis⁃tance and range between the stress concentration zone and the side wall are larger.The established mitigation scheme for moderate rockburst zone in different types of surrounding rock has been successfully applied.The rockburst zones are passed through safely in-situ,and the average daily footage of moderate rockburst section in Class II,IIIa and IIIb surrounding rock has increased by19.8%,18.8%and30.6%respectively.The construction efficiency has been greatly improved.The study results provide reference for the same or similar TBM tunnel projects.Key words:same surrounding rock conditions;moderate rockburst;failure characteristics;mitigation scheme;TBM headrace tunnel 收稿日期:2023-06-07 作者简介:郭新强(1980-),男,甘肃省武威市人,高级工程师,主要从事水利水电工程建设管理工作. 通信作者:张伟(1990-),男,河南省信阳市人,博士,主要从事隧道及地下工程岩爆监测预警技术研究工作. 基金项目:国家自然科学基金(42207221).0 前 言岩爆是在开挖或其他外界扰动下,地下工程岩体中聚积的弹性变形势能突然释放,导致围岩爆裂、弹射的动力现象,具有很强的突发性、随机性和危害水工与施工 西北水电·2023年·第4期 性[1-4]。
深埋 TBM 隧洞围岩稳定与衬砌支护时机研究崔金鹏;苏凯;常智慧;周亚峰【摘要】A three-dimensional numerical model is developed for a given TBM water-conveyance pressure tunnel in an urban water supply project.Considering the spatial restriction effect of excavation face, the stability of surrounding rocks and installation timing of lining structures during the excavation period are analyzed with FLAC3D.Deformation of the surrounding rocks and stress distribution of the lining for this deep buried TBM tunnel with different installation timing are obtained.Results show that the spatial restriction effect of the excavation face plays a significant role in the deforma-tion process of surrounding rocks.The earlier the installation of lining structures, the smaller the deformation of sur-rounding rocks but the greater the stress of the lining structures, which is adverse to the safety of the lining structures. Consequently, the installation timing of lining could be decided by considering the stability of surrounding rocks and the lining stress level.%结合某市供水项目TBM有压输水隧洞工程，建立三维数值分析模型，考虑开挖面空间约束效应，采用FLAC3D 进行施工开挖期的围岩稳定与衬砌支护时机研究，分析了深埋TBM隧洞围岩的变形过程和在不同衬砌支护时机条件下围岩的变形与衬砌受力规律。
计算结果表明，开挖掌子面的空间效应明显，对围岩的变形过程有较大影响；衬砌支护越早，围岩的变形量越小，但会造成衬砌应力水平显著提高，对衬砌结构的安全不利；因此建议综合考虑围岩稳定状态与衬砌应力量值决定衬砌支护时机。
【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】6页(P5-10)【关键词】隧洞;TBM;围岩稳定;支护时机【作者】崔金鹏;苏凯;常智慧;周亚峰【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉 430072【正文语种】中文【中图分类】TV554+.14;U452.1+2随着隧洞埋藏深度的不断增大，产生的工程灾害也日趋增加，如软弱围岩大变形、流变、硬岩岩爆等，对深埋隧洞的稳定性造成巨大的威胁［1－2］。
在岩石地层中开挖隧洞，伴随着开挖掌子面向前推进，想要真实地模拟围岩在不同施工过程中的力学性态，不仅要考虑围岩介质的复杂属性及各种施工方式，如分部开挖步序、支护结构形式和施作时机，而且要考虑开挖面推进过程中的空间约束效应。
由于开挖面的空间约束效应，洞室开挖后围岩应力释放不是在瞬时完成，而是受到开挖面的约束影响，应力逐步释放，直到开挖面空间效应完全消失，围岩应力才得以全部释放。
G．Swobooda等［3］和 F．Pelli等［4］采用不同的数值分析方法模拟了开挖面推进过程中的围岩应力应变性态;于学馥等［5］提出了在平面应变法中采用释放系数模拟隧道施工过程的建议;朱维申和何满潮［6］利用洞壁径向位移释放系数反映开挖面径向“虚拟支撑力”的释放;孙钧和朱合华［7］通过二维数值模型采用“广义虚拟支撑力法”模拟了开挖面的时空效应;G．Swoboda和A．Abu－krisha［8］用三维有限元模拟了TBM推进过程中的地层受力和变形情况;谢锋等［9］通过蠕变损伤理论，给出了二维数值模型条件下的二次支护时机公式;G．Galli等［10］通过对隧道三维施工过程的数值模拟，研究了围岩和衬砌随施工推进的相互作用关系，金丰年和钱七虎［11］应用黏弹性模型，对全断面开挖隧洞的开挖过程进行了三维有限元模拟，讨论了开挖面和开挖推进速度的影响;刘建华等［12］利用FLAC3D进行了三维黏弹性数值模拟，分析了开挖位移和围岩稳定性;赵旭峰等［13］对软岩隧道工程中施工力学性态和变形时空效应进行了数值模拟，并将数值计算结果与现场实测进行了对比分析。
可以看出，隧洞开挖过程中围岩与支护结构相互作用的研究成果较多，但针对基于围岩稳定状态和衬砌受力特征的深埋TBM隧洞支护时机方面的研究尚十分有限。
本文利用FLAC3D基于某市供水项目TBM有压输水隧洞工程建立三维数值分析模型，考虑开挖面空间约束效应，进行施工开挖期的围岩稳定与衬砌支护时机研究，以期得到合理的衬砌支护时机。
1 计算理论与计算模型1．1 空间效应理论隧洞开挖面的空间效应在沿洞轴线方向上表现为“半圆穹”约束，“半圆穹”约束是指洞壁径向变形至开挖面距离的曲线呈半圆穹形。
“半圆穹”面积的大小取决于初始地应力状态(应力量值与侧压力系数)、岩性、隧洞埋深、隧洞截面形状系数(高宽比)以及施工开挖方式等因素。
而在隧洞横断面方向上则表现为“环形”约束［7］。
这两种约束之间的耦合作用使得开挖面附近一定范围内的围岩在无支护的情况下能够保持一段时间内的相对稳定，如图1所示。
图1 开挖面空间约束效应示意图1．2 屈服准则在岩土工程中，土体破坏准则应用最广泛的准则即为Mohr－Coulumb准则。
本文计算中，采用了基于Mohr－Coulomb准则的剪切屈服破坏和基于最大主应力准则的拉伸破坏的组合破坏准则，如图2所示。
图2 Mohr-Coulumb组合破坏准则破坏包络线f(σ1，σ3)=0，从A到B由剪切破坏准则fs=0定义:从B到C由拉伸破坏准则ft=0定义:式中，σt为抗拉强度;1．3 计算模型结合某市供水工程输水隧洞埋深为400 m的T13+000～T13+140洞段，共长140 m，建立三维数值计算模型，模型边界取至隧道5倍洞径(5D)范围外，上下边界分别取距隧道中心30 m;左右边界取距隧道中心30 m;模型采用笛卡儿直角坐标系，其整体坐标系的Y轴与隧洞的洞轴线一致，指向上游为正;铅垂向为Z轴，向上为正，X轴以右手法则确定，坐标原点位于隧洞上游端面中心位置。
左右两侧、底部以及上下游两端面均施加法向位移约束，上边界施加均布竖向应力模拟深部岩体高地应力条件，以侧压力系数法［14］模拟初始地应力场，并假定围岩为均质、各向同性的连续介质。
计算模型详见图3，其中开挖洞径为5．46 m，豆砾石厚度为 0．03 m，衬砌管片厚度为0．4 m。
在计算模型中取Y=70 m位置1－1截面为监测断面，并在监测断面隧洞顶部、底部和两腰共设置4个监测点以监测开挖后围岩位移变化情况，监测断面及监测点位置详见图4，模型计算材料参数见表1。
图3 计算模型图4 围岩变形监测断面及监测点位置示意图(单位:m)表1 材料参数取值介质密度/(k g·m －3)变形模量/G P a 泊松比粘聚力/M P a摩擦角/(°)侧压力系数2 4 3 0．0 3．0 0．3 0．3 3 0 0．9豆砾石 1 8 5 0．03．0 0．3 －－－衬砌围岩2 5 0 0．0 3 4．5 0．1 6 7 －－－2 计算结果分析2．1 围岩变形结果分析计算模型以5 m/计算步进行逐段开挖，开挖速率为20 m/d，记录监测断面处4个监测点的围岩径向位移变化如图5所示。
由图5和图6可知，开挖过程中，由于开挖面的空间约束效应，围岩应力和位移逐步释放。
在掌子面还未通过监测断面时，各监测点均已出现了变形，但此时整体位移值均很小;随着掌子面靠近监测断面，开挖导致隧洞前方一定范围内围岩受到扰动，各测点位移值急剧增大，其扰动影响范围为1倍洞径(1D)左右;当掌子面经过监测断面一段时间内，围岩位移增量达到最大值;然后随着掌子面远离监测断面，围岩位移继续增大，但此后位移增加缓慢;当掌子面距监测断面较远时(约3D)，各测点位移值趋于稳定，开挖面空间约束效应基本消失。
稳定后，监测点P1～P4的径向位移值分别为98．46、88．08、73．67 和87．96 mm。
图5 开挖推进过程中监测点径向位移图6 开挖过程中围岩径向位移纵剖面图/mm2．2 衬砌支护对围岩变形的影响为分析衬砌支护时机对围岩变形的影响，本文设置了4种支护方案，具体计算方案及参数取值见表2，支护时机示意图如图7所示。
其中，灌浆后豆砾石的弹性模量7天内由0．5 GPa线性增长到2．1 GPa。
记录各方案各监测点围岩径向位移变化，如图8所示。
表2 计算方案及参数取值?图7 衬砌支护时机(落后掌子面距离)示意图(单位:m)由图8(a)可以看出，对于方案 A、B、C、D，衬砌支护落后掌子面距离分别为5、10、20、40 m，围岩最大径向位移值分别为57．30、83．09、95．51 和98．20 mm，与无支护方案相比，围岩变形分别减少了42%、16%、3%和0．3%，且图8(b)、(c)和(d)有相似规律。
表明衬砌支护越早，围岩最终的变形量越小，若要求衬砌积极分担开挖荷载，衬砌支护应尽早进行，随着衬砌支护落后掌子面距离的增大，衬砌对围岩的支护作用越来越弱，在距离掌子面20 m以后进行支护，衬砌对围岩的支护作用基本不能发挥，衬砌支护落后掌子面距离大于40 m 时，衬砌支护对围岩变形的影响在1%以内。
2．3 衬砌受力分析选取一段衬砌(衬砌位置Y=15～20 m，具体位置详见图9)，分析掌子面推进过程中(豆砾石弹模同时增长)衬砌的应力变化特征，其中C50混凝土衬砌的设计抗压强度为23．1 MPa，设计抗拉强度1．89 MPa，安全系数取1．2。
