石龙飞

摘要：文章以乌尉隧道为工程依托，采用有限元分析软件MIDAS GTS对隧道开挖过程进行三维数值模拟分析，开展了大跨度、大断面隧道开挖方案比选、优化研究。研究表明：在采用二台阶新四步开挖法时，选取洞跨最宽分界处的0.68 H作为上台阶高度，选取L=9～12 m范围内数值作为台阶长度，可为类似工程提供参考。

关键词：大跨度隧道;三维数值模拟;开挖方案优化

0 引言

在大跨度、大断面隧道开挖过程中，通常采用台阶法或者分部开挖法这两种方法及由其演变的开挖方法[1-2]。当隧道采用分部开挖法，虽可有效缩短隧道开挖掌子面暴露时间，对围岩变形的限制有良好的效果，然而不断反复加载、减载的临时荷载，会使围岩的应力、位移都发生巨大变化。因此在综合各种影响因素下，选取最适合本工程的大跨度、大断面隧道施工开挖方案，并对该施工开挖方案进行优化，以缩短建设周期和节省施工成本。

虽然国内外的科研、设计和施工单位都对大跨度、大断面隧道进行了很多的理论研究和现场实践，也获得了较多的科研结果[3-5]，但是对于大跨度、大断面隧道施工开挖方案的选择还有许多需要优化的地方。

1 依托工程概况及地质情况

1.1 隧道情况

隧道总长为1 392 m，净宽为14 m，拱高为7.15 m。该隧道为右线的单向两车道，设计车速为100 km/h。

1.2 地形地貌与地层岩性

拟建隧道通过构造剥蚀低中山-突出山脊及其侧向山丘，地形起伏较大。据地面调查及钻探揭露，场地出露地层有新生界第四系全新统人工填筑层（Q4 me）、崩坡积层（Q4 c+dl）、冲洪积层（Q4 al+pl）、下石炭统奇尔古思套群（C1qr）。……