上土下岩超大跨隧道安全覆岩厚度复变函数解析计算

来源：中国血液净化杂志2025年第5期北京时间：

作者：陈鹏涛, 张俊儒, 潘童, 颜志坚, 孙文昊, 刘爱武, 冯冀蒙

单位：1. 西南交通大学　土木工程学院，四川　成都　610031","2. 西南交通大学　交通隧道工程教育部重点实验室，四川　成都　610031","3. 中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北　武汉　430063","4. 中铁四局集团有限公司，安徽　合肥　230002

摘要：<p>浅埋超大跨硬质岩隧道的稳定性及失稳机理一直是工程界关注的重点。以胶州湾第二海底隧道正线与匝道并线超大跨段为工程依托，针对上土下岩复合地层中超大跨隧道拱顶上覆薄层岩板的开挖稳定性问题，将其简化为半无限空间内的平面开孔力学模型，同时考虑岩土交界面的外部荷载及初始地应力进行了弹性解析计算分析；利用共形映射变换及复变函数求解方法得到了岩体的应力及位移解，并与有限元解进行对比，验证了该解析模型及求解方法的正确性。在此基础上，基于摩尔-库仑屈服准则，分析围岩的剪切破坏状态，最终得到了围岩状态随覆岩厚度的变化规律。研究结果表明：随着拱顶覆岩厚度的减小，当覆岩厚度大于2 m时，围岩的变形变化较为平稳，应力主要向边墙传递，并在墙角位置产生集中，隧道开挖后有显著的拱效应，围岩能够自稳；当覆岩厚度进一步减小，围岩变形程度加剧，应力逐渐向拱部集中，剪切破坏区率先出现在岩土交界面的隧道中轴线两侧，当拱顶覆岩厚度持续减小至0.8 m时，尽管洞周仍未出现剪切破坏区，但由于岩土交界面和隧道拱部的突变式下沉，岩土交界面产生了明显的受拉破坏区域，岩体已失稳，难以直接进行开挖支护施工。</p>

关键词：隧道工程,围岩稳定性,保角映射变换,复变函数解析,复合地层,超大跨隧道,拱顶覆岩