软岩大变形隧道不同支护模式的合理性探讨——以木寨岭公路隧道为例

高地应力隧道修建过程中软弱围岩大变形灾害问题极为突出,虽经支护能得到一定程度的治理与改善,但实际工程中支护模式的选择仍是一个难题。首先,总结当前软岩大变形隧道中常用的支护模式,即强力支护、预应力支护和让压支护,并根据支护体系承载特性的不同,将上述3种支护模式划分为主动型支护和被动型支护2类。然后,基于不同支护强度下隧道开挖后围岩变形规律,探究被动支护模式的适用性,提出以挤压因子Nc为控制指标的被动与主动支护模式选用依据,即当挤压因子Nc≥0.2时,现行的强力支护模式能够对围岩进行有效支护,而Nc<0.2时,可根据现场围岩变形情况考虑采用主动支护模式;同时,基于锚固体系材料特性进一步分析主动支护适用性范围可知,当施加预应力不超过200kN时可采用预应力锚杆系统,超过200kN时则建议采用预应力锚索系统。接着,基于预应力锚索系统提出以索体延伸率εa为控制指标的主动与主动-让压支护模式选用依据,即索体工作状态延伸率εa不超过2.3%时可采用主动支护,超过2.3%时则建议采用具有更大变形能力的主动-让压支护模式。最后,依托木寨岭公路隧道典型大变形区段,基于上述支护模式的选用依据选取适宜的支护模式,并开展相应支护模式下的现场试验,试验结果一定程度上验证了选用依据的可行性。