2018年 7月下
第 47卷 第 14期
施 工 技 术
C0NSTRUCTION TECHNOLOGY 29
DOI：10．7672／s西s2018140029
无 衬 砌 隧 道 压 力 拱 的 形 成 机 理 研 究 术
唐 苗 ，吴 海 科 ，刘 远 明
(1．贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550025；2．贵阳职业技术学院土木：T-程系，贵州 贵阳 550025)
[摘要]借助有限差分软件分析无衬砌隧道压力拱的应力分布以及压力拱的形成过程，根据压力拱形成过程中的应
力、位移规律研究隧道衬砌的最佳施工时间。研究表明：应力重分布会导致隧洞周边围岩的切向应力增大，径向应
力减小，影响范围约为 5—6倍隧洞半径；压力拱的形成是一个过程，稳定性较差的围岩反复寻求 自稳后有可能形
成稳定压力拱 ，也有可能坍塌 ；对于稳定性较好的围岩，衬砌时间应选在稳定压力拱形成时；对于稳定性较差的围
岩，应在开挖后及时施加衬砌，必要时还可超前支护，有助于围岩形成压力拱。
[关键词]地下工程；无衬砌隧道；压力拱 ；应力；位移；支护
[中图分类号]U451 [文献标识码】A [文章编号]1002-8498(2018)14-0029-04
Research on the Form ation M echanism of Pressure
A rch for Unlined Tunnel
TANG Miao ，WU Haike ，LIU Yuanming
(1．School of Civil Engineering，Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China；
2．Department of Civil Engineering，Guiyang Vocational and Technical College，Guiyang，Gu~hou 550025，China)
Abstract：With the help of the finite difference software，the distribution and the formation process of
pressure arch for the unlined tunnel were analyzed．Based on the stress and displacement changing
regulation in the formation process of pressure arch，the best construction time of tunnel lining was
studied．Conclusions are as follow：the stress redistribution will lead to the increase of the tangential
stress and the decrease of the radial stress，and its influence range is about 5 to 6 times the tunnel radius．
The formation of pressure arch is a process，for poor stability surrounding rock，it may need the
surrounding rock seek self-stability again and again to establish the pressure arch，and it is possible to fail
to establish steady pressure arch at last．For good stability surrounding rock，the lining time can be
selected when the steady pressure arch is formed．While if the stability of surrounding rock is poor，the
lining time should be chosen at the time when pressure arch just is forming，and the advance support is set
up when it is necessary．These methods can help the surrounding rock to form a pressure arch．
Key words：underground engineering；unlined tunnel；pressure arch；stress；displacement；supports
0 引言
自然界 岩 体 中存 在 自然 平 衡拱 现 象 ，如 美 国犹
他 石拱 公 园 内 的 大 量 天 然 岩 石 拱 。 隧 道 工 程 及 地
下 工程 中也 存 在 着 拱 效 应 。 早 在 1879年 ，Ritter从
一 定埋 深 的 隧 道 中 观 察 到 上 覆 围 岩对 围 岩 压 力 的
影 响很 小 ，围岩 自身 能 够 支 撑 上 覆 围 岩 自重 ⋯ ，围
岩 压力 并不 随埋 深 的增 加 而 增 大 ，这 其 实 已经 涉及
贵州省土木工程一流学科建设项目(QYNYL[2017]0013)；国家 自然科学基金资助项目(11562005)；贵州大学研究生创新基金
无衬砌隧道压力拱的形成机理研究（论文）.pdf
