岩体隧道不同施工断面的形状优化及其三维数值分析

王洋

【摘要】在公路隧道等地下工程中，隧道洞室的轴线一旦选定以后，事实上围岩的介质和初始地应力场等边界条件也就客观存在不能改变了，所以在设计中只能不断地调整洞室断面的几何形态、尺寸等，以改善围岩的应力分布及其稳定性状态。本文依托高达隧道工程，利用大型数值模拟软件ANSYS研究四种断面形状，即圆形断面、单心圆断面、三心圆断面和直墙圆拱形断面在同一隧道地质条件下的稳定性情况。

并且本文使用MIDAS软件对高达双线隧道进行三维开挖仿真模拟，从而得出更为符合工程实际的理论数据，为工程实际提供更为准确的理论参考

【关键词】隧道；不同断面；数值分析；稳定性

【Abstract】 In highway Tunnels and underground opening engineering， the tunnel axis once are made sure， the rock material medium and initial stress field and other boundary conditions can not be adjusted. Therefore， during the tunnel design processing we just could change the geometric shape， dimensions， etc， to improve the stress distribution and stability of state.

Based on the Gaoda tunnel investigation in site， Ansys code as numerical model tool are applied to optimizate the tunnel shape. And four tunnel shape are emphasesly modelling and analysised in this thesis， such as， Circular tunnel section、1-circle shaped section、3-circle shaped section and straight wall shaped section in the same geological conditions.

And using MIDAS software simulate two-lane tunnel of Gaoda excavation of three-dimensional. To obtain more consistent with the theory of the actual data for the project more accurately the actual provision of reference.

【Key words】Tunnel；Different sections；Numerical analysis；Stability

1. 引言

（1）公路隧道的一般设计过程与铁路隧道大体相同，但铁路隧道建筑限界固定统一，而公路隧道的建筑限界却不固定，且公路隧道为大跨度、扁平、几何形状呈多样化的特点，它取决于公路等级、技术标准、车道数、通风要求、工程地质、施工方法等条件，公路隧道的附属设施如通风、照明、消防、报警等也均比铁路隧道多、要求高，且每一座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。因此，公路隧道难以像铁路隧道那样编制出标准设计图，而需根据其具体的要求进行单独设计，其中魏建军、蒋斌松发表的公路隧道内轮廓形状的数值优化中对此内容进行了研究。

（2）本文基于高达隧道所遇到的选择断面问题为背景，尝试借助于数值分析……