1· 概述 某工程的导流洞设计衬砌断面为11 m × 14 m( 城门洞型) ，典型开挖断面为13 m × 15 m。 工程位于板岩地区，该地区板岩属于泥岩浅变质岩，遇水后易软化，干湿交替作用下易崩解。 导流洞洞室围岩主要为Ⅲ2类围岩和Ⅳ类围岩: Ⅲ2类围岩主要为薄层状～ 中厚层状砂质板岩，微风化～ 新鲜岩体，围岩遇水和空气有软化现象，板理产状与洞向近垂直，横向节理零星分布，延伸短，少见滴渗水现象; Ⅳ类围岩为薄层状板岩，微风化～新鲜岩体，围岩遇水和空气软化现象较明显，板理产状与洞向近垂直，板理较发育，岩体中可见小揉皱现象，可见滴渗水现象。 导流洞内Ⅳ类围岩段较Ⅲ2类围岩段成洞条件较差，自稳性较差，自稳时间较短，结合导流洞内Ⅳ类围岩的特性，对导流洞Ⅳ类围岩段的开挖支护进行分析。 2 ·开挖支护计算 2． 1 岩体参数选择 导流洞Ⅳ类围岩岩体物理力学参数建议值见表1。 结合物理力学参数建议值，计算中取各参数中值进行计算，最终所选用的岩体物理力学参数见表2。 2． 2 计算方法及计算分析 1) 收敛变形－ 约束方法。该方法假定隧洞为圆形，其余不同形式断面均可采用面积等效方法将其假定为圆形断面进行计算，洞身受均布压力作用。该工程导流洞断面等效为圆形断面后，断面半径为7． 5 m。分析时，假定支护措施离掌子面2 m 进行施加，即爆破进尺为2 m，爆破清渣后立即支护。计算示意图见图1，围岩变形特征曲线与支护时机相互关系见图2，计算成果见表3。 计算成果显示: 洞室如不及时支护，则洞周塑性区开展深度为6． 2 m，塑性区开展范围大，围岩稳定性差; 假定支护措施离掌子面2 m 施加，采用25锚杆，L = 4． 5 m，20 cm 厚喷混凝土及间距1 m 钢拱架进行及时支护，支护后洞周塑性区深度为3 m，洞室安全系数为1． 23，洞室稳定性较好。 2) 非线性有限元法。采用非线性有限元方法对洞室围岩开挖后的变形及应力进行分析，计算采用M － C 弹塑性本构模型，计算采用参数见表4。计算假定隧洞分为上半洞及下半洞两期开挖及支护，锚杆及钢支撑在隧洞开挖后立即实施，围岩位移及塑性区分布见图3，沿洞周安全系数分布曲线见图4。 计算成果显示: 隧洞开挖支护后最大位移发生在洞壁1 /2 ～ 2 /3 高程部位，方向指向临空面，洞周塑性区最大开展深度为3． 2 m，锚杆及钢拱架的联合支护较好的控制了洞周塑性区的开展，支护后洞周围岩最小安全安全系数为1． 30，隧洞稳定性较好。 2． 3 计算结论 采用25 锚杆，L = 4． 5 m，20 cm 厚喷混凝土及间距1 m 钢拱架进行及时支护，能确保隧洞围岩较好的稳定性，同时考虑到板岩遇水易软化的特点，开挖过程中应考虑适当的排水措施，施工过程中应严格控制爆破并及时支护，否则洞室可能发生较大的变形并导致失稳。 3· 开挖支护方案 根据计算成果，采用的1 次支护参数为: I180钢拱架间距1 m; 系统砂浆锚杆25，L = 4． 5 m，排距1 m，环向间距为2 m，梅花形布置; 挂钢筋网6． 5@0． 2 m × 0． 2 m，喷C20 混凝土，厚度0． 2 m; 开挖过程中断层带和围岩裂隙发育区若遇地下水时，设置50，L = 5 m 随机排水孔超前排水，开挖过程中严格控制爆破，及时跟进支护，严格控制支护质量。 4· 实施效果 前期施工中，由于施工方未重视排水孔的布设和锚喷支护的及时跟进，洞室开挖后边墙容易软化掉块，顶拱拱脚处容易发生较深的垮塌，最严重的为一段地下水丰富和节理裂隙发育段，出现了洞室塌方。 中、后期施工过程中，汲取了前期施工的经验和教训: 有地下水洞段，及时的打设排水孔进行排水，减缓地下水压力和水对软岩的软化作用; 控制爆破，保障了开挖面的平整，减少了爆破对周围岩体的震动; 工作面开挖完成后及时进行1 次支护，有效的约束了洞室开挖后塑性变形区的扩大，从而有效的约束了洞室的变形，确保了洞室的稳定。 该工程导流洞自中、后期注意了排水、控制爆破和一次支护的及时性后，洞室开挖顺利，导流洞最终顺利完工，过流后洞室稳定。
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