穿越滇中红层软弱围岩隧洞开挖工法比选分析——以滇中引水工程大转弯隧洞为例

针对滇中红层软弱破碎围岩开挖后易失稳的问题,以滇中引水工程大转弯隧洞5#支洞为工程依托,开展两台阶、三台阶及CD法开挖下围岩变形及支护结构稳定性计算,通过对比不同开挖工法下围岩变形、支护结构及锚杆应力状态探讨滇中红层软弱破碎围岩隧洞适宜开挖工法。结果表明:(1)开挖后洞周围岩变形呈现两台阶>三台阶>CD法的规律,且CD法由于非对称开挖扰动影响,左侧水平位移显著小于右侧;(2)三台阶开挖围岩应力状态优于两台阶、CD法,两台阶在拱顶出现较大拉应力,CD法在临时支撑处出现应力集中现象;(3)两台阶、三台阶开挖下锚杆应力均显著小于CD法开挖下锚杆应力,主要原因是CD法右侧开挖面积较大导致左侧锚杆拉应力急剧加大。综合考虑CD法开挖时局部锚杆应力过大而存在破断潜在风险,结合三台阶开挖应力状态、位移相较于二台阶更优,判定滇中引水工程大转弯隧洞5#支洞软弱围岩开挖宜采用三台阶法开挖。