介绍： 近年来，我国建设了大量铁路、公路隧道。在修建过程中当隧道位于软弱、破碎段时，隧道围岩具有稳定性差、形变复杂等特点，常形成软弱围岩大变形、流变等地质灾害，往往成为整条隧道的薄弱环节和难题。因此，对软弱围岩变形特征及其控制措施研究是目前急需解决的问题。 为此，本文以怀通高速隧道软弱围岩隧道为研究对象，依据隧道施工监控量测数据，分析和总结了软弱围岩变形特征，并运用弹塑性有限元法分别对软弱围岩隧道不同开挖方式及施工过程中围岩、支护结构力学效应进行数值模拟研究，总结和论证了软弱围岩隧道支护措施和方法，主要研究成果有： （1）重点研究了隧道典型断面的围岩变形～时间变化曲线、围岩变形～空间变化曲线的特点及规律，对围岩变形时间效应和空间效应进行分析，得出怀通高速隧道软弱围岩变形特征：隧道周边水平收敛值比拱顶沉降变形量大；软弱围岩大变形阶段表现为变形量大，拱顶偏压，围岩受到剪胀挤出，造成支护结构严重破损；Ⅳ级、Ⅴ级围岩一般在埋设测点后经历一个月后趋于稳定，而大变形段可达数月之久；各断面围岩变形～时间变化曲线主要有抛物线型和似阶梯形两种变化型式；各断面围岩变形～空间变化曲线则主要表现为抛物线型和似阶梯形型，怀通高速隧道围岩变形空间效应显著。（2） 大变形，变形量级较普通围岩变形大的多；具有初期变形发展快，变形增长持续时间长，受到施工影响，变形呈现阶段性增减等特点。（3） 施工现场观察衬砌混凝土开裂、剥落，错台严重，说明围岩发生明显剪切膨胀，从而导致衬砌破坏。（4） 围岩变形与支护结构相互作用。软弱围岩在隧道开挖后，初期变形量过大，而支护结构刚度相对较弱，导致喷射混凝土层变位大，发生整体沉降，这是软弱围岩大变形的前提。 对各级围岩条件下各测试元件结果做出了整理，并对正团冲隧道建立了二维平面及三维计算模型，模拟了隧道施工力学行为，主要得出了以下的结论：（1）IV～V级围岩中，钢支撑承受了很大的荷载，钢支撑在混凝土强度尚未完全形成时发挥重要作用，提高了支护结构的整体强度，起到了很好的支护效果。后期施作二衬混凝土时，钢支撑内力均有不同程度的减小，说明二衬分担了初期支护结构的部分应力，初期支护中，钢支撑的支护作用比较明显，对于破碎围岩来说，施作钢支撑是很有必要的，起到了很好的支护作用。（2）隧道上台阶开挖后由于部分初始应力得到释放，边墙两侧出现了应力集中现象，围岩塑性范围小，但应力值大，在施加初期支护后地应力完全释放，由围岩和支护共同承担应力，拱腰应力圈变化均匀，应力集中现象得到了很大的改善。（3）初期支护最大应力出现在隧道底部，且越远离开挖面数值越大，拱脚处有应力集中现象，这要求在施工过程中特别注意围岩开挖的轮廓以及锚杆尤其是锁脚锚杆的施工时间和质量。应及时施做仰拱，尽早使衬砌闭合，如果不及时施做，围岩通过自身的应力调整，荷载会传递给隧道上部衬砌结构，使衬砌结构承受更大的荷载。（4）隧道拱顶、拱底和两侧边墙均承受一定的拉压应力，在施工过程中要保证喷混凝土密实，钢拱架与围岩紧密接触，钢拱架纵向有联系构件，底脚要牢固。特别注意围岩开挖的轮廓以及锚杆尤其是锁脚锚杆的施工时间和质量。应及时施做仰拱，尽早使衬砌闭合。（5）隧道大面积开挖后，前方掌子面拉应力较大。采用此方法进行施工应循环施工，在掌子面前方预留一部分核心土阻止前方掌子面失稳。（6）计算和实测的支护内力均较小，设计选取的支护参数满足要求，并有一定的安全储备。 对怀通高速公路隧道进行了地质雷达超前预报，探明了该段地层岩性分布，并就超前地质预报结果并根据地质雷达图像的波形特征和频率、振幅、相位以及电磁波能量吸收情况等细节特征的变化规律来建立与各种典型地质现象的对应关系。
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