考虑微拱效应的隧道管棚受力机制分析与支护效果评价

考虑管间微拱效应、初期支护滞后效应、应力释放时空效应和基床系数变化特性，将管棚在轴向上划分为不同受力区段，建立深浅埋隧道管棚的力学理论模型，进而通过参数分析揭示管棚力学响应受影响规律。研究表明：(1)管棚在环向上表现为微拱效应，具有承载减跨效果，管棚外载为管间微拱转移的岩土压力；(2)管棚轴向上体现为长梁效应，发挥荷载传递作用，将超前围岩荷载传递至后方初支；(3)基于Pasternak弹塑性地基梁理论，推导了管棚挠度和内力的理论解，较既有理论解更贴近实测结果；(4)提出了围岩/初期支护承载比和管棚挠曲变形以量化评价管棚支护效果，为合理控制管棚变形并有效传递围岩荷载，软岩大跨隧道开挖进尺不得大于2m，拱顶附近30°范围内的管间距较其他部位应缩短5～10 cm。