中老铁路高地应力软岩隧道合理支护时机研究

依托中老铁路安定隧道开展研究。通过建立围岩安全系数与掌子面推进距离间的关系,形成合理支护时机确定方法。基于地应力实测结果,采用有限差分软件对不同围岩等级条件下高地应力软岩隧道开挖过程进行模拟,分析围岩位移演化规律及围岩安全系数变化规律,确定合理支护时机。研究结果表明:(1)Ⅲ级围岩条件下,围岩整体位移完成系数与应力释放率近似呈线性关系,而Ⅳ和Ⅴ级围岩的整体位移完成系数变化速率则呈现明显的先增大,后减小的趋势;(2)各级围岩条件下的整体安全系数演化曲线的变化规律基本一致,数值上存在差异;(3)各级围岩条件下整体变形趋势相同,围岩条件越差,掌子面前方围岩的预收敛变形越明显;(4)Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下,合理支护时机分别为掌子面通过目标断面12.5 m, 0.5 m, Ⅴ级围岩则需超前支护确保隧道围岩稳定。研究成果可为高地应力软岩隧道合理的支护方案设计提供参考。