孟德林

(河北省高速公路承赤管理处　承德　067000)

基于数值模拟的隧道仰拱优化分析

孟德林

(河北省高速公路承赤管理处承德067000)

摘要为了确定在III2级围岩隧道中是否可以取消仰拱的设置，采用FLAC3D有限差分软件，对III2级围岩情况下的平底隧道(模型1)和仰拱隧道(模型2)这2种隧道底部支护形式进行了数值模拟和研究，通过对隧道开挖支护过程结束后目标断面的围岩竖向位移、围岩竖向应力特点、二次衬砌变形这3个方面进行分析比较，结果表明，III2级围岩隧道取消仰拱，采用平底结构，隧道二次砌衬能够保持稳定性，也满足隧道对二次砌衬安全储备的要求。

关键词公路隧道仰拱数值模拟

高速发展的公路隧道建设事业，无疑推动着公路隧道设计理论的不断进步。目前我国公路隧道的研究围绕长大隧道[1-3]、特殊地质条件[4-5]、优化施工方法[6-7]等方面进行。大多学者采用数值模拟方法研究隧道仰拱的力学作用，刘楠[8]采用ANSYS对隧道II，III级围岩是否需要仰拱做了模拟受力，表明II级必须设置仰拱而III级则需要对应实际的工程状况。陈力华[9]采用数值分析法研究了大跨隧道仰拱，对于大跨扁平隧道，在基本无构造应力的IV级围岩段可以不设置仰拱，但构造应力较大的IV级围岩段应设置仰拱。李之达[10]研究了小净距公路隧道仰拱的设置，IV～VI级围岩中小净距隧道设置仰拱后可以有效地减小周边围岩位移，如拱顶3.5 %～5%，仰拱处17%；围岩塑性区减小约20%。山岭隧道施工是否施作仰拱的问题，规范中进行了一些规定。……