隨著客運(yùn)專(zhuān)線整個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，隧道挖方高度受到限制，出現(xiàn)了大量的客運(yùn)專(zhuān)線淺埋隧道。淺埋隧道圍巖一般風(fēng)化較重，具有大量的軟弱破碎帶，這些隧道工程施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)大，施工中極易塌方和變形，特別是在圍巖破碎的不良地層中。在淺埋隧道洞口段不穩(wěn)定圍巖中，特別是大斷面隧道中，因開(kāi)挖寬度和高度都大，隧道上部地層不能很好地形成承載拱，地層松弛將達(dá)到地表，為了控制圍巖的松弛必須采取一定的工程措施。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外先后提出了許多預(yù)加固措施，并且開(kāi)展了一些的研究，其中應(yīng)用較廣的有注漿加固、管棚加固和小導(dǎo)管加固。

原蘇聯(lián)全蘇運(yùn)輸建筑工程科學(xué)研究所和莫斯科汽車(chē)公路學(xué)院采用物理模型試驗(yàn)[1]，研究了在管棚預(yù)加固支護(hù)下隧道周?chē)馏w的應(yīng)力狀態(tài)。日本米山秀樹(shù)等[2]、足立紀(jì)尚等[3]通過(guò)模型試驗(yàn)對(duì)管棚超前支護(hù)效果及機(jī)制進(jìn)行了研究。國(guó)內(nèi)孔恒等[4－6]研究認(rèn)為，小導(dǎo)管或管棚具有承載和傳遞荷載以及加固圍巖力學(xué)參數(shù)的作用。此外，陳煒韜[7]對(duì)土質(zhì)圍巖隧道開(kāi)挖過(guò)程中注漿、小導(dǎo)管、正面錨桿及其相互組合等預(yù)加固措施的支護(hù)效果進(jìn)行了室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。

本文采用室內(nèi)相似模型試驗(yàn)，通過(guò)分析隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖應(yīng)力和位移的變化規(guī)律，研究預(yù)加固措施對(duì)隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖穩(wěn)定性的影響，并且，對(duì)管棚和雙排小導(dǎo)管預(yù)加固措施的加固機(jī)制進(jìn)行探討。

2 模型試驗(yàn)概況

2.1 物理力學(xué)參數(shù)的相似關(guān)系

以幾何相似比和重度相似比為基礎(chǔ)相似比，實(shí)現(xiàn)在彈性范圍內(nèi)控制各物理力學(xué)參數(shù)的相似性，根據(jù)相似準(zhǔn)則[8]可得各物理力學(xué)參數(shù)原型值與模型值的相似比。

2.2 相似材料選取

本次試驗(yàn)以京滬高速鐵路最大規(guī)模巖堆體的西渴馬1 號(hào)隧道Ⅴ級(jí)圍巖為依托工程。圍巖原型、模型的物理參數(shù)按規(guī)范[9]取值，見(jiàn)表1。相似圍巖材料由重晶石粉、粉煤灰、細(xì)砂以及機(jī)油按一定比例配置而成，含量百分比見(jiàn)表2。

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