隧洞边界超欠挖的摄动法解析分析

钻爆法施工常造成隧道边界不平整，隧道分析模型一般将开挖界面光滑处理，忽略了边界不平整对围岩应力的扰动作用。将隧道超欠挖值当作中心偏量小参数，利用摄动法得到了静水压力下圆形隧道的弹性应力解。计算分析表明超欠挖改变了隧道洞壁附近围岩的应力状态，围岩应力随超欠开挖曲线呈波浪状变化，应力变化量与超欠挖曲线幅值及曲线斜率有关；环向应力变化最大值在洞壁处，其应力集中系数分别在超挖及欠挖顶点达到局部极大与极小值，径向应力变化最大值靠近洞壁表面，切应力变化最大值位于超挖与欠挖表面相交处；扰动应力在径向衰减较快，影响范围约为1～2倍的隧道半径。