连拱隧道在开挖支护过程中,由于隧址区地质条件多变、结构受力复杂、存在多次扰动和施工场地限制等因素影响,经常会在先行洞衬砌右拱腰至右拱肩部位产生大小不一的多条裂缝,裂缝的出现不仅影响结构的承载能力,还会导致渗漏水现象,严重时甚至会导致隧道局部掉块坍塌等安全事故。本文以长坝连拱隧道为工程依托,在对裂缝分布形态展开调查的基础上,采用理论分析、数值模拟和监控量测等手段,对长坝连拱隧道衬砌裂缝成因展开研究,有针对性的采取安全支护措施,研究的主要内容如下:(1)对长坝连拱隧道左幅先行洞衬砌出现的裂缝展开空间分布特征调查,裂缝主要分布在左幅右拱腰至右拱肩部位,以纵向裂缝和斜向裂缝为主。裂缝产生的主要原因是:隧道存在局部施工偏压现象,围岩结构松散、粘结强度差,在埋深荷载和后行洞开挖扰动作用下岩体的部分下滑力和岩体自重向先行洞右拱肩转移,导致先行洞二衬混凝土承受荷载过大,进而出现裂缝。(2)从连拱隧道衬砌实际受力和围岩变形情况出发,结合规范中关于隧道深浅埋分界高度的规定,计算出长坝连拱隧道的分界埋深;根据普氏平衡拱理论,确定了连拱隧道在深埋、浅埋和偏压情况下的围岩荷载计算公式,并依据长坝连拱隧道的实际工程地质条件计算了围岩土压力荷载。(3)借助MIDAS/GTS NX岩土模拟软件,建立连拱隧道数值分析模型,研究了隧道衬砌结构随垂直埋深和水平进洞深度以及初支钢支撑搭接高度变化的应力和位移特征。结果表明,隧道在ZK6+390断面开始衬砌下沉量为2.5mm与实际裂缝位置宽度相符合,在最大埋深处衬砌下沉量达到9.63mm;隧道所有断面最大压应力未超过衬砌结构抗压强度设计值13.8MPa,拉应力在ZK6+390断面为1.43MPa,已超过结构抗拉强度设计值1.39MPa,拉应力集中是导致左幅右拱腰至右拱肩衬砌开裂的主要因素;初支钢支撑搭接高度上移50cm能够最大程度优化隧道衬砌结构整体受力情况,有效降低隧道衬砌垂直位移量和最大主应力中的拉应力。(4)对开裂段衬砌背后围岩进行注浆以及采用超前小导管预加固掌子面前方围岩,破碎围岩固结形成了有效承载拱,有效控制了上覆围岩下沉变形作用在衬砌上的荷载。通过埋设监控量测点进行监测,有效断面最大垂直位移为69mm,最大周边收敛位移为51.36mm。裂缝采用环氧树脂修补之后宽度最大增加0.06mm,并最终稳定。二衬经过钢筋网补强在初支20d施作后,二衬于第15d趋于稳定,衬砌层间压力最大值出现在拱顶为0.45MPa,砼应变和钢筋拉应力最大值均出现在右拱肩部位,分别为91μ?和0.58MPa,与模拟结果相比,降幅均较大,衬砌开裂处置措施合理且效果明显。