苗 天

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南 郑州 450001)

非对称结构偏压小净距隧道施工工法数值分析

苗 天

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南 郑州 450001)

对非对称结构偏压小净距隧道采用三台阶法、CRD法和双侧壁导坑法，分左洞先行和右洞先行两种情况共6种工法进行数值模拟。对比6种工法下洞周位移、中间岩柱水平位移和应力、地表位移及初衬轴力的变化。

小净距；非对称结构；偏压隧道；数值模拟；中间岩柱

1 有限元模型的建立

本文研究的隧道为某在建小净距隧道，围岩级别分布为Ⅲ～Ⅴ级，以Ⅴ级为主。隧道左洞为三车道，最大开挖宽度17.7 m，最大开挖高度11.65 m；右洞为两车道，最大开挖宽度13.2 m，最大开挖高度10.55 m。隧道埋深20 m，偏压角度30°。

为减小边界效应的影响，模型上边界至地表自由面，左右边界距开挖面距离约4～5倍隧道跨度，下边界至洞底距离约4～5倍洞高。左右边界为x方向水平约束，下边界为y方向竖向约束。围岩为Ⅴ级围岩，采用弹塑性本构模型和Mohr-Coulomb屈服准则，单元为PE4平面应变单元；初衬采用B21单元，锚杆采用T2D2单元，均为线弹性模型；注浆加固采用提高加固区围岩材料力学参数的方式模拟。隧道计算模型如图1，有限元模型基本材料参数见表1。

表1 有限元模型基本材料参数

2 隧道开挖计算方案

本文主要研究三种开挖方法：三台阶法、CRD法和双侧壁导坑法，分左洞先行和右洞先行两种情况，对6种不同工法进行数值模拟对比分析。各工法施工工序和编号如图2所示。……