王志福

（山西省交通新技术发展有限公司，山西 太原 030006）

引言

在隧道开挖过程中，对一般较完整的岩体而言，无软弱结构面，围岩的整体性强度较高，在开挖过程对支护结构的要求相对较低；而对于较破碎的软弱围岩，由于岩体裂隙发育，强度低，因其自稳性较差对施工时的支护结构的要求更高。因此考虑到支护成本以及施工安全的前提下寻找到最优的支护参数成为许多学者的研究内容[1-3]。随着计算机技术的快速发展，数值分析技术因其简洁、安全、计算结果较为准确等优点被广泛应用于土木工程领域，而有限元法因其实用性强的特点已成为工程领域运用最普遍的数值分析方法[4-5]。

1 工程概况

该隧道为一座三车道分离式长隧道，隧道起讫桩号为右线K20+770—K23+340，长2 570 m；设计路面标高298.262（进口）—208.266（出口）m，左线ZK20+630—ZK23+290，长2 660 m；设计路面标高 295.798（进口）—208.289（出口）m。隧道所处地层为三叠系下统飞仙关组（T1f）、三叠系下统嘉陵江组（T1j）、三叠系中统雷口坡组（T2l）、三叠系上统须家河组（T3xj）；主要岩性为泥岩、泥质砂岩、长石石英砂岩、长石岩屑砂岩、灰岩、白云质灰岩、煤层、泥灰岩、盐溶角砾岩及石膏，岩体抗风化能力差、自稳能力差，施工风险较高，围岩等级为Ⅴ级。

图1 隧道断面尺寸/cm

隧道尺寸见图1，围岩岩体物理力学参数见表1。

表1 岩体物理力学参数

2 建立有限元模型

根据圣维南原理，隧道开挖以后围岩发生应力重分布，从而对隧道开挖洞室周围一定范围内产生影响，对于离洞室深远处的围岩影响可忽略……