基于围岩变形的隧道支护时机数值模拟研究

针对隧道围岩的支护时机问题,文章对存在节理裂隙的隧道案例展开了不同应力释放率下隧道围岩变形、支护结构支护性能的数值模拟分析,并通过与现场顶拱沉降监测数据进行对比,确定了基于围岩应力释放率的支护时机。结果表明:支护时机对应的释放系数越大,支护结构变形越小、安全裕度越高,而围岩塑性破坏区反而越大,当释放系数从0增加到1.0时,支护结构的顶拱沉降变形从15.2 mm下降到4.5 mm,塑性区范围从1.1 m增加到4.5 m;通过与现场监测数据对比,确定围岩应力释放系数在0.7~0.8;通过综合分析衬砌变形和围岩塑性区的发展趋势,认为最优支护时间对应的应力释放系数为0.7,此时衬砌顶拱沉降变形约为7.2~9.0 mm,围岩塑性区范围约为2.0 m,复合衬砌满足强度要求。