朱念焜,陈月顺,贾晶磊

(湖北工业大学 土木建筑与环境学院,湖北 武汉 430068)

0 引言

随着我国交通的飞速发展,技术人员在建设交通设施时经常遇到很多困难[1-4]。其中,山岭隧道穿越地区的工程地质和水文地质复杂多变,埋深较浅的地段和洞口易坍塌,并且通常伴随着施工断面大、跨度大等复杂工况[5-8]。因此,选择合适的施工方案,可以减少围岩扰动和应力集中,保障施工的安全与进度。

近年来,各国学者不断地对隧道施工方案的合理性进行探索,并取得了显著进步。贾杰南通过数值模拟对比了全断面法和CD法,确定软弱地层条件的变形破坏区域[9]。刘希亮选用了CRD、CD、台阶法对地铁下穿隧道进行模拟,通过比较位移、应变、应力以及地表沉降,发现CD法不仅可以控制围岩的位移,还可以缩短工期,提高工作效率[10]。

本文以国内某高速铁路为工程实例,同时采用三种不同的施工方法，基于FLAC3D有限差分软件进行数值模拟,通过拱顶沉降、水平位移、围岩应力、塑性区域讨论大断面山岭隧道合适的施工方案。

1 工程环境

2 模型建立

FlAC3D采用了显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术,在处理大变形破坏问题的时候能更快、更好地求解[11]。建模时需要模型与实际工程尽可能地保持一致,因此取隧道80 m长的深埋段Ⅳ级围岩隧道为例。隧道高、宽分别为12.36 m、14.68 m,根据《铁路隧道设计规范》,模型横向考虑5倍洞径,竖向考虑9倍洞径,即模型尺寸为72 m×80 m×120 m，如图1所示。上部为自由边界,其余均为法向约束边界。……