滇西土质地层大跨公路隧道开挖面稳定性及开挖工法研究

来源：中国血液净化杂志2025年第9期北京时间：

作者：张俊儒, 马荐驰, 陈鹏涛, 张思睿, 颜志坚, 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"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52478416)

摘要：大跨度公路隧道在软弱土质地层施工时，开挖面的稳定性问题一直是工程领域的关注重点。依托大(理)南(涧)高速公路五茂林隧道，建立考虑台阶虚拟支护力的对数螺旋线失稳破坏模型,对失稳段进行开挖面稳定性研究，并通过强度折减法及现场试验验证工法转换有效性。结果表明：失稳段台阶虚拟支护力与维持稳定开挖面支护力所做功率比值仅为0.77，无法满足开挖面稳定性要求;随着隧道开挖跨度和进尺的增加，开挖面稳定系数显著下降;采用三台阶开挖时，开挖跨度由14 m增至18 m时，稳定系数降低了47.3%；开挖进尺从0.5 m增至1.5 m时，稳定系数降低了35.6%；针对不同土质地层，内摩擦角对于开挖面稳定性贡献大于黏聚力。数值模拟结果表明:采用三台阶七步法相较于三台阶法,开挖面最大挤出量和超前核心土预收敛变形分别降低了45.5%和48.2%，开挖安全系数由0.81提升至1.14，开挖面稳定性显著增强。现场试验表明:三台阶七步法实施后初支结构安全，拱顶沉降变形得到了有效控制。基于上述研究，建议滇西土质地层中隧道开挖跨度超过15 m时，开挖工法由三台阶法转为三台阶七步法，通过预留核心土以确保施工安全与稳定性。

关键词：隧道工程,大跨隧道,极限分析上限法,开挖面稳定性,安全系数

基金资助：国家自然科学基金项目(52478416)