杜宪

（河北省高速公路延崇筹建处，河北 张家口 075400）

在山区基础设施建设中，为了解决线路爬升及避开地质不良地段的难题，相关研究人员提出采用双螺旋隧道代替直线隧道，以长度换取高度。目前，螺旋隧道和曲线隧道建设的项目较少，相关的理论和研究正处于初始阶段，工程经验相对于常规的隧道来说较为欠缺。在常规隧道研究过程中，形成了以现场爆破动力响应测试和数值模拟为主的研究手段。相较于现场测试，数值模拟方法经济性更好、更加方便快捷，可以反映隧道结构在动力作用下的响应规律。

一、数值模拟模型设计及工况划分

（一）模型设计

延崇高速河北段金家庄双螺旋隧道的最大埋深为314m，平均埋深为100m，隧道为双向双洞隧道，主洞的最大水平跨径13m，最大竖向跨径为10m，整体地层无明显分层，自重应力通过在上部边界外加相应的地层荷载模拟。在设计模型的尺寸时，考虑到边界条件，故将模型边界设置为隧道最大跨径的3倍以上，以减少边界条件的影响。模型竖直方向的尺寸为70m，水平方向的尺寸为136m。采用MIDAS GTS有限元分析软件对展线半径为800m，净距分别为10m、20m、30m和40m的双螺旋隧道在爆破荷载作用下的动力学特性进行研究，不同净距螺旋展线隧道模型，如图1所示。

图1 不同净距螺旋展线隧道模型图

（二）计算参数确定

计算模型的本构采用摩尔-库伦本构，在岩土工程的数值模拟中，该本构模型是最贴近真实土体的本构之一，广泛应用于各类岩土工程，模拟结果较符合实际情况。……