隧 道 拱 架 壁 后 空 洞 对 拱 架 承 载 力
影 晌 的 数 值 模 拟 分 析
刘 畅 常红滨
中建八局第一建设有限公司 山东 济南 250100
摘要：在隧道施工过程中，由于爆破工艺、围岩岩性的影响，拱架与围岩间往往存在不均匀间隙。经采 FLAC数值模
拟，分析了拱架不同部位的变形、受力特征。分析表明：拱架壁后空洞会导致拱架偏载．甚至会发生整体变形失稳，
故施工过程中应重视对空洞的处理 ；在拱架均匀受力的情况下 ，拱架最大应力发生在拱脚位置，故应重视锁脚锚杆的
打设。
关键词：隧道拱架 ；壁后空洞；承载能力；数值模拟
中图分类号：TU714 文献标志码 ：A 文章编号：1004 1001(2018)12—2177—03 DOI：10 14144／j cnki jzsg 2018 12 052
Num ericaI Stim ulation Analysis of Influence of Back Cavity of
Tunnel Arch W all on Bearing Capacity of Arch
LIU Chang CHANG Hongbin
The First Company of China Construction Eighth Engineering Division Jinan Shandong 250100 China
Abstract：During the tunnef construction process．uneven gap between the arch and the surrounding rock frequently
occurs due to the influences of the blasting p rocess and the surrounding rock Iithology The FLAC numericaI
simulation is adopted to analyze{he deformation and stress characteristics of different Darts of lhe arch．The analysis
shows lhat the back cavity of the tunneI arch waII can Iead to eccentric load and even leaq to overall deformation and
instability of the arch．Therefore，attention shal『be paid to the treatment of cavities during the construction process ． In
the case of unlfOrm stress on the arch，fhe maximum stress of fhe arch Occurs al lhe position of lhe arch foot ． to lhis
end，so attention shalI also be paid to the foot boll lock．
Keywords：lunnel arch；back cavity of tunnel arch walI：bearing capacity；numerical simulation
1 概 述
隧道钢拱架支护是一种被动支护方式，它依靠与围岩
的相互作用能够较好地控制 隧道围岩变形，被广泛应用于
隧道施工中” 】。但在隧道掘进过程 中，受掘进爆破工艺、
隧道 围岩岩性及围岩结构影响 ，隧道成形后，拱架与隧道
围岩间往往存在不均匀间隙，导致拱架与围岩的相互作用
差，拱架承载能力难 以得到有效发挥，在一些高应力或软
岩隧道中甚至有破坏失稳的危险『5 】。
随着计算机技术的发展 ，数值模拟计算方法的发展 目
趋成熟【8 l，如有限单 元法 、边 界元法、离散元法等，以
此为理论基础的计算软件大量涌现 ，12[1ADINA、NOLM、
FINAL、UDEC、SAP、FLAC等 ，这些软件与 ‘些支护理
论相结合，在地下工程支护中得到 了广泛的应用。
作者简介
程师
通信地址
电子邮箱
收稿日期
刘 畅 (1992一 )．男，工程硕士．助理工
山东省济南市工业南路89号 (250100)
1 3 1 1 245867@qq．com
201 8—08—02
连续介质快速拉格 朗日分析程序FLAC可模拟土层、
岩石及其他材料的力学行为，并能模拟当材料达到其屈服
极限后产生的塑性破坏和流动 ”。本文采用FLAC数值模
拟软件建模 ，通过对钢拱架变形、受力情况进行分析，能
较直观地反映钢拱架壁后空洞对拱架承载力的影响。
2 计 算 模 型
2．1 数 值分析模型的建 立
模型尺寸为200 m×l60 m，采用莫尔 库仑模 型，在
模型 中间肝挖 1 5 mX 7 m直墙 半 圆拱 形隧道 ，垂 直应力
10 MPa，侧压
隧道拱架壁后空洞对拱架承载力影响的数值模拟分析（论文）.pdf
