周 刚

(核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610031)



某隧道台阶开挖法模拟分析

周 刚

(核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610031)

以甘肃省某隧道为例，应用ANSYS有限元软件，对采用上下台阶法开挖大断面隧道的稳定性进行了模拟分析，通过对隧道变形、围岩塑性区分布及初衬、二衬应力的分析，得出了台阶法能有效控制围岩的变形，使衬砌有较好的受力条件，但围岩在施工过程中会出现较大塑性区，为今后类似隧道施工提供了依据。

大断面隧道，台阶法，有限元软件，围岩

1 工程概况

某隧道位于甘肃省境内，进口端洞口里程为DK431+051，出口端洞口里程为DK433+782，隧道全长2 731 m。在隧道进口段DK431+051～DK431+096之间45 m内卸荷节理发育，属于Ⅴ级围岩，在大断面隧道施工过程中需要加强支护，选取安全的开挖方法。本文对台阶法进行了数值模拟，借以为工程施工提供参考。

2 数值模拟计算

2.1 计算条件

隧道断面宽20.16 m，高15.01 m，埋深30 m，位于Ⅴ级围岩。横向计算范围：左右各75 m；竖向计算范围：隧道拱部以上取15 m，仰拱以下取50 m；边界条件：顶部加竖向压力，使模型等效为30 m埋深，底部加水平和竖向约束，左右两侧加水平约束。锚杆直径25 mm中空注浆，拱墙锚杆直径22 mm普通砂浆。开挖及支护参数如表1所示。

表1 初期支护参数表

二次衬砌厚度为0.8 m，拱墙和仰拱使用C35钢筋混凝土，仰拱填充用C20混凝土。隧道开挖断面如图1所示。

2.2 计算网格模型

台阶法的主要施工步骤：上台阶开挖,下台阶开挖。计算网格图如图2所示。

2.3 计算结果