不同开挖方法对深埋隧道围岩稳定性的数值模拟研究

谭海洲

【摘要】本文以莲花山2#隧道为例，利用数值模拟的方法研究不同开挖方法对深埋隧道围岩塑性应变的影响规律，从而合理地选择开挖方法指导深埋隧道的施工。

【关键词】深埋隧道；围岩稳定性；开挖方法；数值模拟

0 引言

随着我国交通基础设施建设的推进，大量的深埋隧道频繁地出现在公路、铁路等工程建设中，而深埋隧道围岩稳定性一直是隧道工程研究的重点之一。围岩不稳定主要表现为底板隆起、边墙挤入、顶板塌落、岩爆、围岩或者衬砌开裂等，在隧道施工开挖过程中，围岩不稳定可能会引发隧道塌方灾害，造成人员伤亡，施工机械损坏，对社会造成不利的影响。因此，加强对围岩稳定性的研究是十分必要的。本文以莲花山2#隧道为例，利用数值模拟的方法研究不同开挖方法对深埋隧道围岩变形和力学特性的影响规律，从而针对不同的围岩级别合理地选择开挖方法，确保在开挖过程中隧道围岩的稳定性，指导深埋隧道的施工。

1 工程背景

莲花山2#隧道为左右线分离式，左线洞体全长5181米，进口段里程桩号为ZK200+334，出口段里程桩号为ZK205+515，右线洞体全长5120米，进口段里程桩号为K200+325，出口段里程桩号为ZK205+445，洞体最大埋深为554.99米。

2 不同开挖方法对深埋隧道围岩稳定性的影响

2.1 三维数值模拟模型的建立及参数的选取

莲花山2#隧道最大埋深约555m，大多数地段埋深超过100m，因此本数值模拟考虑深埋情况，并且结合隧址区的地质构造特征，对莲花山2#隧道的Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩进行模拟时考虑了岩体层理的特征。……