高情义 李燕红

（云南展旭工程咨询有限公司，云南 曲靖 655000）

一、工程概况

隧址区地质构造复杂，隧道围岩等级低，上层土为风化土，中层主要为风化岩，下层围岩岩性主要为千枚岩，薄层片状构造并带有丝绢光泽，岩体碎裂，节理裂隙发育，节理多为张节理，抗风化能力差、自稳能力差，岩体易沿片理倾向坍落，施工风险极高，围岩等级为V级。

二、模型建立及参数

（一）隧道模型建立

假定围岩性质为连续、均质及各向同性，初始地应力场为自重应力，即采用摩尔—库伦屈服准则。初期支护中喷射混凝土采用2D单元模拟；锚杆采用1D植入式桁架单元模拟；岩体采用3D实体单元模拟。

本次计算区域横向120m、竖向80m、纵向30m，模型方向规定隧道开挖方向为Y轴正向，竖直向下为Z轴正向，隧道掘进横断面向左方向为X轴正向，数值模型如图1所示。对模型边界X、Y方向位移面施加约束；对底部边界Z方向位移面施加约束；模型高度范围有三层土体，第一层土为风化土，厚度为7.5m；第二层土为风化岩，厚度为17.5m；第三层土为软岩，厚度为55m。采用喷锚支护的方式，锚杆采用2m×1.8m的间距布置。

图1 隧道断面尺寸示意图（单位：mm）

（二）模型参数

根据《公路隧道设计细则（JTG／T D70-2010）》，隧道的围岩参数如表1所示、支护参数如表2所示。

表1 模型计算土层物理力学指标

表2 喷锚支护材料参数

（三）数值分析工况

支护方式为喷锚支护。利用Midas／GTS中的施工阶段分析功能设置开挖进尺为1.0m、1.5m、2.0m和3.0m四种工况，工况设计表如表3所示。

表3 工况设计表

三、数值模拟结果分析

（一）不同开挖进尺围岩变形对比分析

1.隧道总位移