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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (10): 2119-2131.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.10.005
纪杰1, 黄书岭2, 周阳宗1, 王纵远3, 张雨霆2, 杨旭辉1, 梁孝鹏2
JI Jie1, HUANG Shuling2, ZHOU Yangzong1, WANG Zongyuan3, ZHANG Yuting2, YANG Xuhui1, LIANG Xiaopeng2
摘要: 深埋隧洞开挖卸荷诱发的大变形灾害涉及裂纹扩展、岩体碎裂及块体翻转挤压等复杂非连续行为。传统连续介质方法受限于连续变形协调假设,难以刻画岩体破裂后的大位移错动与翻转等离散运动学特征,无法准确揭示碎胀大变形机制。为探明不同岩体劣化状态下的三维非连续破坏机理及加固体系重构作用,基于三维有限元-离散元耦合方法(FDEM),引入改进的地应力平衡与核心材料双重软化算法,建立深埋隧洞准静态开挖精细化数值模型。依托引江补汉工程输水隧洞单护盾TBM8-1段,对比模拟一般软岩与极端劣化软岩在无支护条件下的破裂演化规律,定量评估不同预注浆参数对承载体系的重构机制。计算结果表明: 1)一般软岩条件下,破坏以岩体碎裂与挤压为主,碎块通过摩擦咬合在深部维持稳定的压力拱; 2)当围岩处于极端劣化状态时,深部压力拱效应大幅削弱甚至失效,破坏演化为全断面的坍塌失稳; 3)隧洞破坏具有三维空间非对称与非连续特征,掌子面约束效应影响裂纹扩展路径; 4)超前预注浆能约束破裂块体的运动,基于中等强度参数的超前预注浆及侧壁深层加固(加固深度至少1倍洞径),能促使应力向深部转移并重新形成压力拱,遏制极破碎软岩的全断面碎胀大变形。