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高    阳^1 ,2 ,  任   序³  ,  徐伟铭³

( 1 .  石家庄铁道大学 大型结构健康诊断与控制研究所 ，石家庄 050043 ;  2.  燕赵现代交通实验室，

石家庄 050043 ;  3 .  石家庄铁道大学 土木工程学院 ，石家庄 050043)

摘   要： 由施工塌方导致的隧道衬砌拱部背后空洞 ，会引起空洞周围围岩应力重分布 ， 当空洞处围岩受环境影响出现松动 、劣化时 ，会引起围岩坍塌击穿衬砌结构 ，严重威胁列车运营安全。采用 FLAC 3D 模拟围岩松动 、劣化 ，得到某铁路隧道衬砌掉块力学机制 ，及应采取的加固措施。结果表明： 隧道衬砌上方空洞围岩一定区域内存在拉应力 ，当围岩的松动 、劣化导致塑性区扩展到空洞上方位置时会导致围岩垮塌 ；隧道衬砌上方围岩空洞的存在会改变衬砌的受力结构 ，降低衬砌的安全系数 ；抢修过程中采用应急锚喷措施 ，较同等条件下未采取锚喷措施 ，会减小 72. 4% 的塑性区 ，且随着锚喷参数强度的提高 ，塑性区面积逐渐减小。研究成果可为类似隧道衬砌掉块应急抢险工程提供借鉴与参考。

关键词：铁路隧道 ；衬砌掉块 ；围岩坍塌 ；应急抢修

中图分类号：U25           文献标志码：A            文章编号： 1005- 8249   (2026)  02- 0112- 08

DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2026.02.018

 

Study on Mechanism Analysis and Emergency Repair of Railway Tunnel Lining Falling Block

GAO Yang1 , 2  ,  REN Xu3  ,  XU Weiming3

( 1 . Key Laboratory of Structural Health Monitoring and Control ,  Shijiazhuang Tiedao University ,

Shijiazhuang 050043 ,  China;  2. Yanzhao  Modern Transportation Laboratory ,   Shijiazhuang 050043 ,  China;

3 . School of Civil Engineering ,  Shijiazhuang Tiedao University ,  Shijiazhuang 050043 ,  China)

Abstract :  Voids behind  the  tunnel  lining  arch  caused  by  construction  collapse  will  result  in  stress  redistribution  in  the surrounding rock .   When  the  surrounding rock in the void area becomes loose and deteriorates  due to environmental influences , it may cause rock collapse ,  penetrating the lining structure and seriously threatening train operation safety.   FLAC 3D was used to simulate the loosening and deterioration of the surrounding rock ,  revealing the mechanical mechanism of lining block falling in a railway tunnel ,  and the reinforcement measures that should be taken.   The results indicate that tensile stress exists in a certain area of the surrounding rock above the tunnel lining void.   When the loosening and deterioration of the surrounding rock cause the plastic zone to expand to  the  area  above  the  void ,   rock  collapse  may  occur.    The  presence  of  voids  in  the surrounding  rock above  the tunnel lining alters the stress structure of the lining ,  reducing its safety factor.   During the emergency repair process ,   the adoption of emergency shotcreting and bolting measures reduced the plastic zone by 72. 4%  compared to conditions without such measures .Moreover ,  as the strength  of the  shotcreting  and  bolting  parameters  increases ,  the  area  of the  plastic  zone  gradually  decreases . The research findings can provide reference for emergency repair projects involving similar tunnel lining block falling incidents .

Key words :  railway tunnels;  falling lining;  perimeter rock collapse;  emergency repair

项目来源： 中央引导地方科技发展资金项目  (226Z5405G) ；河北省高等学校科学技术研究项目  (JZX2024010) 。

作者简介： 高   阳  (1984—) ,  男 ，博士 ，教授 ，研究方向： 隧道与地下工程。

通信作者：任   序  (1988—) ,  男 ，硕士研究生 ，工程师 ，研究方向： 隧道与地下工程。

收稿日期：2024 - 1 1 - 10