4 支护结构受力和应力监测

　　4.1 初期支护受力和应力监测及分析

　　4.1.1 工字钢拱应力

　　DK7+725.0 断面工字钢拱应力如图 2 所示。从图中可看出，工字钢拱应力在埋设后经历两次较明显的变化，第一次变化是该地下工程开挖 60 d 后形成拱部封闭初支撑时，在继续开挖上部核心土的过程中，该断面工字钢拱应力呈缓慢上升态势，但在施作二次衬砌后，工字钢拱应力基本趋于稳定，最大应力值不超过 70 MPa;第二次变化是在该地下工程开挖 70 d 后，随着下部核心岩土的开挖，该断面工字钢拱应力出现一定幅度的上升，其中，中线拱顶工字钢应力增加较为明显，最大达 110.3 MPa，这是由于下部核心岩土开挖后，使得下部岩土体的支撑压力全部作用在工字钢拱上，但在下部边墙二次衬砌后，该断面工字钢拱应力出现一定程度的下降并趋于稳定。左侧拱腰、中线拱顶及右侧拱腰工字钢拱应力最终观测值分别为 31.2，107.2 和 86.5MPa。

　　从图 2 还可看出，虽然 DK7+725.0 断面埋深较浅，但隧道拱部初期支护结构受力并未受到地面建筑物太大的影响。

　　4.1.2 喷射混凝土与围岩间接触压力

　　DK7+725.0 断面喷射混凝土与围岩间接触压力如图 3 所示。从图中可看出，该断面围岩与喷射混凝土间接触压力比较小，接触压力在监测的前 4 个月内出现一定的波动，5 个月后基本稳定。右侧拱腰、右侧拱脚及中线拱顶喷射混凝土与围岩间接触压力最终观测值分别为 0.1，0.5 及 0.6 MPa，其中，拱脚和拱顶应力分别是拱腰应力的 5 和 6 倍，这也与实际工程中，通常在拱脚和拱顶易发生跨落[7～9]的事实相一致。监测结果还表明，喷射混凝土与围岩间接触压力波动幅度不大，受施工工序影响较小，但完全稳定需要经历 4～5 个月的时间。因此，该地下工程围岩完全稳定的时间在 4 个月以上。

　　4.1.3 喷射混凝土内应力

　　DK7+725.0 断面喷射混凝土内应力如图 4 所示。从图中可看出，右侧拱脚及右侧拱腰处喷射混凝土内应力都不大，且两处应力均有由压应力向拉应力转化的趋势。右侧拱腰喷射混凝土内应力变化比较平稳，基本呈水平状态，说明该点的应力比较稳定，其最终观测应力为 0.0 MPa;右侧拱脚出现小幅度波动后趋于稳定，应力收敛于 0.4 MPa。

　　4.1.4 锚杆轴力

　　DK7+725.0 断面锚杆轴力传感器观测历时约 7个月，锚杆轴力最终观测值右侧拱腰为 2.9 kN、右侧拱脚为 10.4 kN、中线拱顶为 20.4 kN。锚杆轴力如图 5 所示。从图 5 可看出，右侧拱腰处锚杆轴力的初期值较大，最大达到 51.8 kN，之后缓慢下降，4 个月后下降至 20.0 kN 左右;在该断面下部边墙进行二次衬砌后，锚杆轴力基本趋于稳定。测试结果还表明，锚杆轴力主要在隧道拱部二次衬砌后出现比较明显的变化;另外，隧道下部边墙开挖期间也出现一定幅度的波动，其他时间段基本处于稳定状态;锚杆轴力绝对值较小，处于安全状态。

　　4.1.5 临时钢支撑应力

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