段克思 刘海明 郭伟

(昆明理工大学建筑工程学院 昆明 650500)

0 引言

21世纪以来，虽然我国公路隧道建设规模不断扩大，但是存在着节理发育、围岩破碎、断层发育、高地应力、地下水、突水突泥等一系列不良地质问题，将导致隧道开挖面不稳定，岩体更容易塌方，衬砌难度大，特别是公路隧道处于富水区强风化岩层[1-3]。本文以阿嘎下隧道为工程背景，对云南地区富水强风化岩层的公路隧道在流固耦合作用下对隧道衬砌的稳定性进行研究，基于渗流理论研究固体与液体相互作用，结合数值模拟分析阿嘎下隧道围岩的稳定性，提出有针对的处理措施。研究结果可推广应用于阿嘎下隧道中，解决公路隧道富水区开挖、不同土层界面的风化岩层开挖施工问题，为隧道施工提供科学依据，同时为类似的公路隧道提供理论、数值模拟及施工支撑。

1 基本参数及模型的建立

本文依托阿嘎下隧道的工程概况，运用MIDAS GTS NX建立合理的三维模型，模型围岩等级为V级强风化糜棱岩，采用CRD开挖法对阿嘎下隧道进行模拟开挖，同时采用CRD法比较考虑流固耦合与为未考虑流固耦合时地表沉降的差异。基本参数如表1所示。

表1 阿嘎下隧道物理参数

模型计算区域：隧道平均埋深取35 m，地下水位线高度取95～105 m，为了消除边界条件的影响，从隧道开挖区域向两侧各取略大于5倍的洞径，向下取略大于5倍的洞高，向上至地表，模型尺寸横向长240 m，竖向高116～126 m，纵向沿隧道轴线方向长140 m，CRD开挖划分343 189个单元和236 369个节点，在提取数据时，为了消除隧道轴线方向边界影响，提取模型轴向区间80～100 m段(模型中心区间20 m)结果作为研究依据，计算模型如图1所示。……