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软弱围岩隧道掌子面稳定性及预支护受力特性研究

软弱围岩是指围岩强度低，易破碎及变形的岩石或土层。隧道在软

弱围岩中的开挖施工中，由于围岩的不稳定性，常常出现掌子面稳定性

问题，给工程施工和使用带来一定的风险。因此，研究软弱围岩隧道掌

子面稳定性及预支护受力特性对于隧道工程的安全施工和运行具有重要

意义。

隧道掌子面是指由掌子石和掌子面土构成的掌子面体。软弱围岩下

的隧道掌子面稳定性主要受到以下几个因素的制约：围压变化、岩性的

变化、水文地质条件、地应力状态变化等。因此，针对软弱围岩隧道掌

子面稳定性的研究应从以下几个方面展开：

首先，需进行工程地质勘察和岩土力学试验，获取软弱围岩的地质

力学参数。通过现场岩土力学试验和室内试验，可以得到软弱围岩的强

度参数、变形特性以及水文地质条件等相关参数，为后续的数值模拟分

析提供基础数据。

其次，需进行数值模拟分析，研究软弱围岩隧道掌子面稳定性。可

以采用有限元分析方法对软弱围岩隧道进行模拟计算，得到掌子面的应

力、变形及位移分布情况。根据数值模拟的结果，可以进行掌子面稳定

性评估，判断是否存在破坏现象，进而为合理的预支护设计提供依据。

然后，需进行软弱围岩隧道的预支护设计与施工方案的制定。根据

数值模拟和实际情况，可以采用不同的预支护措施，如使用钢支撑、喷

射混凝土、锚杆等进行加固和支护。同时，还需制定合理的施工方案，

包括开挖顺序、施工方法和时间等，以确保隧道的稳定施工和运行。

最后，需进行现场监测和评估，分析软弱围岩隧道预支护受力特性。

通过现场监测和测试，可以获取预支护结构的受力变化情况，对其有效

性进行评估。同时，还需根据实测数据对数值模拟结果进行验证和调整，

提高预支护设计和施工方案的准确性和可靠性。

综上所述，软弱围岩隧道掌子面稳定性及预支护受力特性的研究对

于相关工程的安全施工和运行具有重要的意义。通过工程地质勘察、岩

土力学试验、数值模拟分析、预支护设计和施工方案制定、现场监测和

评估等环节的综合研究，可以提高软弱围岩隧道掌子面的稳定性，减小

施工和使用中的风险。在实际工程中，还需根据不同地质条件和工程要

求，制定相应的预支护设计和施工方案，以确保隧道的安全运行。