2025IBTC精選報告 | 全國工程勘察設計大師李國良
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2025年11月22日-23日，中國工程院工程科技學術研討會暨第十三屆國際橋梁與隧道技術大會（IBTC 2025）在天津成功召開。大會深入貫徹落實黨的二十屆四中全會精神，以“新質生產力賦能交通基礎設施智能建養與韌性安全”為主題開展高質量學術報告與研討，涌現出一批具有前瞻性和實踐價值的研究成果。
作為中國乃至國際范圍內反映重大工程建設與技術創新的重要交流平臺，為更好傳播科技前沿成果、推動行業創新進步，大會組委會特別推出《2025IBTC精選報告回顧》，分享專家精彩觀點。本期聚焦全國工程勘察設計大師、中國鐵建首席專家李國良的大會報告《高內壓承力拱原理及工程應用》↓↓↓
▲李國良大師在大會現場分享報告
一、圍巖的基本力學特性
典型的巖石破壞經歷壓密—彈性—硬化—塑性軟化—殘余變形五個階段，圍壓提升可增強巖石強度與韌性；圓形洞室應力分布遵循彈性、彈塑性規律，經典理論難以解釋圍巖時空效應；深埋隧道開挖卸荷釋放應變能，易引發巖爆或大變形，基于研究，給出擠壓性圍巖隧道圍巖釋放能量計算公式。
二、擠壓性圍巖變形時程特征
基于理論推導，結合能量方程、動量方程、蠕變方程，建立了描述圍巖變形時程特征的方程，并依據該方程將圍巖變形過程劃分為四個典型階段：彈性-屈服前期、蠕變加速期、蠕變阻滯期以及蠕變殘余期。闡明了支護結構與圍巖“碰撞”及圍巖“拱效應”形成的阻滯機理。揭示了淺層圍巖因反復擠壓致密硬化，深層圍巖受長期遠端儲備應變能“波浪式沖擊”而緩慢擠密的變形規律。
三、圍巖變形與高內壓承力拱機理
揭示了隧道在開挖、支護和襯砌過程中，圍巖由淺至深依次從靜力平衡狀態進入動力狀態，應力、變形、能量和圍巖的力學特征參數等重新調整，直至達到新的靜力平衡狀態。首次提出了擠壓性圍巖最終形成的"高內壓承力拱"理論模型，該結構以切向應力為主導應力且顯著高于初始地應力狀態。闡明了擠壓性圍巖隧道高內壓承力拱與傳統圍巖承載拱的區別——蠕變松動區因擠密吸能形成高內壓承力拱，成為承載區。基于“高內壓承力拱”理論模型，闡釋了擠壓性圍巖隧道結構運營安全可靠性。
四、擠壓性圍巖隧道變形治理
基于擠壓性圍巖隧道高內壓承力拱原理，從采用幫助圍巖快速形成高內壓承力拱的工程技術措施入手，形成“圓順、合理的開挖斷面+大剛度多重支護體系+長短錨桿、錨管注漿+邊放邊抗”的綜合治理措施，有利圍巖高內壓承力拱的形成，避免各種原因引起的局部失穩，確保圍巖穩定。
五、主要結論
1.擠壓性圍巖隧道開挖后周邊會形成蠕變區，區內圍巖由靜力狀態進入動力狀態；長期變形過程中，圍巖能量、應力、力學特征等重新調整，直至達到新的靜力狀態。
2.受遠端彈性應變能引起的圍巖蠕變和支護阻力作用，圍巖一定范圍最終將形成“高內壓承力拱”，使圍巖成主要承載結構。
3.擠壓性圍巖隧道變形治理，應以減緩圍巖的擠入速度、加固圍巖等技術為主。以幫助圍巖快速形成高內壓承力拱。
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▲李國良大師在大會現場分享報告
在我國西部地區，由于青藏高原隆升及其向北東的持續擴展擠壓作用，形成由河西走廊-祁連山-西秦嶺-隴南-汶川的弧狀高地應力擠壓帶。烏鞘嶺隧道、蘭新高鐵，蘭渝、西寧成都鐵路等均位于板塊構造高地應力集中區，域內斷裂、褶皺發育，圍巖擠壓嚴重，軟質巖流變效應明顯，多座隧道出現了嚴重擠壓性變形問題。擠壓性圍巖隧道變形機理及治理技術，成為國內外隧道工程界關注的難點之一。
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