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作者：田四明;李干;黎旭;张艺腾;
单位：中国铁路经济规划研究院有限公司;宁波大学岩石力学研究所;中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所;
摘要：深埋高地应力软岩隧道在开挖过程中极易发生大变形，常规支护难以有效控制，严重影响施工安全与结构稳定。为此，本文从能量守恒角度出发，提出一套基于“围岩能量释放—支护能量吸收”匹配原理的锚固主动支护参数设计方法，以解决软岩隧道大变形控制难题。首先，采用弹性-塑性分区分析推导围岩能量释放计算公式，量化不同方位围岩对支护体系的能量释放，并提出以“支护吸收能量≥围岩释放能量”为核心的设计判据。其次，通过单根锚索单位面积支护吸能能力，结合能量释放分布，确定长短锚索组合支护参数。随后，基于3DEC离散元方法建立节理岩体-支护体系耦合模型，对典型工况下的围岩变形与锚索受力过程进行数值模拟。最后，将模拟结果与兴山东隧道现场实测监测数据进行对比验证。计算表明，围岩能量释放具有明显方向性，所提出的“短锚索5 m+长锚索10 m+HW175型钢拱架+φ8 mm钢筋网+C25喷射混凝土”组合支护方案，满足能量平衡条件。数值模拟结果显示，围岩位移极限为19～23 cm,锚索受力极限为370～400 kN,围岩变形与锚索受力均呈“快速增长—渐进收敛”规律。实测数据与模拟结果差异小于±15%,验证了能量平衡设计方法的适用性和可靠性。能量平衡锚固支护设计方法，能够将复杂的“围岩-支护”作用简化为能量匹配问题，实现支护参数的定量化设计。
关键词：软岩隧道;;高地应力;;能量平衡;;主动支护;;锚固支护;;数值模拟;;现场实测
基金资助：国家自然科学基金项目(52304092);; 浙江省自然科学基金项目(LQ24D020001)
