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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1): 35-45.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.01.002
周晓敏1, 刘勇1, 马文著2, 3, 4, *, 宋宜祥5, 刘书杰1, 张松1, 张基伟1
ZHOU Xiaomin1, LIU Yong1, MA Wenzhu2, 3, 4, *, SONG Yixiang5, LIU Shujie1, ZHANG Song1, ZHANG Jiwei1
摘要: 为解决深埋高水压隧道预注浆加固设计中难以量化考虑帷幕“抗渗+承载”双重作用的理论难题,基于非达西渗流条件,建立考虑注浆帷幕的流固耦合弹塑性力学模型,推导围岩特征曲线(ground reaction curve,GRC)与塑性区半径的解析解,采用有限元模拟对计算结果进行验证,并进一步讨论注浆加固参数对GRC演化规律及塑性区半径的影响。结果表明: 1)增大注浆帷幕厚度与降低帷幕渗透系数,可明显降低隧道涌水量,非达西效应对渗流防控效果具有显著削弱作用。2)与卡斯特纳解相比,有、无渗流2种情况下预注浆使弹塑性分界点的围岩内缘径向位移大幅减小。3)随着注浆帷幕厚度增大,注浆抗渗加固效率降低,因此应避免注浆帷幕设计过厚,造成浪费,其经济加固厚度阈值约为1.5倍开挖半径。4)剪切模量增大使弹塑性分界点的围岩内缘径向位移减小,GRC弹性段围岩刚度增强;注浆体黏聚力与内摩擦角增加导致维持围岩弹性所需的支护力大幅降低; 开挖半径增大将加剧围岩变形并提高支护需求; 剪胀角主要影响塑性阶段变形。