多隧道開挖誘發(fā)山體變形與應力數值模擬

袁浩

（西京學院，陜西 西安 710123）

0 引言

目前，在隧道開挖時，有限元法已成為最常用的數值方法之一，在有限元法的基礎上編制了大多數計算軟件。在數值模擬方面，楊曉泉等利用COMSOL 模擬拱頂及兩側拱腰圍巖在開挖淺埋段隧道后的變形情況；段軍朝等利用ABAQUS 軟件模擬大跨徑雙聯(lián)拱隧道2D 數值模擬，對隧道受力、應變、塑性變形等進行分析；魏華等基于ANSYS對鄰近礦洞隧道開挖進行分析，得出隧道開挖后拱頂和拱腳處的應力增大；楊笑天等利用MATLAB 模擬隧道開挖后拱頂移位的變化；李俊通過建立聯(lián)拱隧道圍巖穩(wěn)定性分析的二維有限元模型，提出了不同的施工方法，對開挖、設計聯(lián)拱隧道有一定的指導作用；胡亮等模擬淺埋段隧道開挖后施工地層的沉降變形。Vermeer等得到了精確預測隧道沉降、水平變形和襯砌力的主要原因是施工工藝；Daniel等采用FLAC 對兩隧道結構受力和周圍地面位移場的發(fā)展進行了討論，結果表明雙隧道同時開挖會導致隧道上方沉降較多。上述研究多是在沒有較準確地模擬隧道開挖前的狀況，即以開挖前的山體實際情況為基礎，對雙拱隧道開挖后的沉降或水平變形等單方面的數值模擬研究和預測分析。

COMSOL 能很好地模擬巖土體的力學性能，并能考慮非線性應力-應變關系，以更好地反映實際情況。采用COMSOL 軟件模擬隧道開挖過程，模擬受自重等荷載影響后山體開挖前的狀態(tài)，為模擬隧洞開挖后提供了更符合實際的研究對象。……