付迎春

（石家庄铁路职业技术学院河北石家庄 050041）

1 引言

工程实践证明，黄土天然含水量对黄土力学性能和黄土隧道开挖后变形情况影响较大。浅埋黄土隧道地表沉降槽显著、地表裂缝普遍严重，甚至形成一个地表汇水长廊。这个集水过程会使地表黄土内的含水量发生显著增加，甚至使地表水渗入隧道，使其强度大大降低。这种强度降低是非常有害的，特别是在隧道运营阶段，使衬砌所承受的压力逐渐增大。隧道结构的极限状态由围岩、初期支护和二次衬砌共同承担，所以研究地表渗水对隧道稳定性影响是十分必要的。

2 工程概况

郑州至西安客运专线第二标段里程为DK269+400～DK277+700，标段全长 9.267 km， 主要工程为函谷关隧道。函谷关隧道位于河南省灵宝市函谷关镇境内，隧道进口里程为 DK270+429，出口里程为 DK278+280，隧道全长7851 m。隧道埋深浅，新老黄土不同方向的原生与构造垂直节理发育，多孔性、疏松、松散结构、密度低。在隧道开挖施工时，土体极易顺节理方向张开或剪断，土体破坏区域大，较难形成通常的承载拱，浅埋地表附近拉力过大而开裂，产生地表平行及环形裂缝，所以研究地表渗水对隧道稳定性影响是十分必要的。

图1 模型网格划分图

3 模型建立及计算参数选取

模型采用ANSYS 二维模型，两侧边界至隧道中心线距离为80m，底部边界至隧道轨顶距离为30m，隧道埋深25m，从地表往下15 m 为新黄土，其余为老黄土地层。侧面边界为水平位移约束，底面边界为竖向位移约束。模型上部边界为自由边界，不受任何约束。……