考虑围岩劣化的隧洞开挖扰动区空间演化机制研究

来源：水资源与水工程学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：刘善军，陈金鹏，游泽玺，查新元，徐磊

单位：河海大学水利水电学院

摘要：隧洞开挖扰动区的形成与发展具有显著的空间效应，且与卸荷松弛引起的围岩劣化关系密切。为系统揭示考虑围岩劣化条件下的隧洞开挖扰动区空间演化机制，在阐明隧洞开挖扰动空间演化效应与围岩劣化机理的基础上，以某深埋引水隧洞为工程实例，开展典型洞段在考虑围岩劣化条件下的开挖施工过程三维非线性有限元精细模拟，揭示了开挖扰动区空间演化过程中的应力调整、变形发展和塑性区扩展之间的力学驱动机制，并通过对比分析探究了围岩劣化对隧洞开挖扰动区空间演化机制的影响。工程实例分析结果表明：观测剖面处扰动区的空间演化主要受控于观测面后方约1.8倍洞径至前方约1倍洞径的开挖活动；围岩中距离开挖边界深度越大，则主应力偏转与调整幅度越小；变形发展与塑性区扩展均受应力场调整驱动，三者协同演化；围岩劣化既是应力调整驱动下岩体塑性变形不断发展的结果，又直接导致开挖扰动区径向分布深度增大约20%、塑性区范围扩大67%、变形量增加约55%，对开挖扰动区空间演化有重要影响。

关键词：水工隧洞,开挖扰动,围岩劣化,空间演化,数值分析

基金资助：贵州省科技厅重大专项项目（黔科合重大专项字［2024］008）； 宁波市水利科技项目（NSKA202401）； 国家自然科学基金项目（51979092）