软弱地层大断面隧道三台阶七步法与临时仰拱法适应性分析

以某掘进工程为例,通过有限元仿真分析,研究了软岩地层中三台阶七步法与临时仰拱配合的大断面隧道施工工艺策略,判断了三台阶七步法工作面布局与临时仰拱配合间隙对围岩位移的力学关系。研究结果表明:1)当围岩强度达到20 MPa时,工作面长度应按照64.8 m布局;当围岩强度达到10 MPa时,工作面长度应按照45.5 m布局。2)考察10~20 MPa的软岩围岩强度范围,其工作面中临时仰拱前沿距离第4、5工作面的距离L3在整个工作面长度中的占比控制在20%时,可以达到最佳的软岩控制效果,也即随着工作面围岩强度的降低,应适度缩小工作面长度。3)三台阶七步法配合临时仰拱的施工工艺,可以适应240 m2大断面隧道的掘进需求。