软岩隧道中嵌入式背肋梁二次衬砌结构的力学特性

来源：济南大学学报·自然科学版杂志2026年第04期北京时间：

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摘要：为了解决软岩隧道中初期支护结构大变形引发的侵限问题，减少换拱对已侵限围岩造成的扰动，以瑞丽至孟连高速公路西盟段2号隧道为工程背景，依据围岩-结构共同作用原则，提出一种嵌入式背肋梁二次衬砌结构；利用ANSYS软件建立二维嵌入式背肋梁二次衬砌结构模型，通过设定不同的截面尺寸、布置间距，模拟所提出的结构在6种工况时的变形和内力分布特性，确定该结构截面配筋的最优设计参数，并应用于西盟段2号隧道。结果表明：在所建立的模型中，当所提出结构的截面尺寸从边长为400 mm增至高度、宽度分别为600、400 mm且布置间距分别为1.0、1.5、2.0 m时，拱顶处的最大位移分别约从35.6、53.8、71.9 mm减至28.3、42.6、57 mm，该结构在较大截面尺寸时能有效抑制围岩与既有支护结构的变形发展；轴力在布置间距相同时受截面尺寸影响较小，而与布置间距呈正相关；弯矩与所提出结构的截面尺寸、布置间距均呈显著正相关；后期围岩压力监测数据逐步趋于稳定，围岩变形进入稳定阶段，表明所提出的结构在现场应用中效果良好，能有效避免软岩隧道换拱导致的安全风险，保障软岩隧道的结构与施工安全。

关键词：软岩隧道; 嵌入式背肋梁二次衬砌结构; 数值模拟; 初期支护侵限; 力学特性

基金资助：国家自然科学基金项目(52379102)