双连拱隧道施工力学数值模拟与施工方法比选

　 摘　要: 针对广惠高速公路小金口双连拱隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的力学问题,运用有限元的方法对三导坑开挖法和上下台阶开挖法进行了动态数值模拟,首次建立了在不同施工工序下围岩的应力场、位移场,进而对这两种施工方法进行了比较,得出采用上下台阶法开挖的方案较优。所建立的双连拱隧道支护结构体系内力(轴力和弯矩) 模型,对双连拱隧道的设计和施工具有重大的指导意义。

　　随着高速公路进入山区,隧道数量日益增多。这些隧道由于受地形及展线限制,一些较短的隧道(隧道长一般< 500 m) 选用了连拱结构型式,在四川、云南、贵州、浙江、福建及湖南省的一些高速公路上均规划、设计了几座至几十座连拱隧道。在京福高速公路福建段一期工程的初步设计中的连拱隧道达29 座。
连拱隧道在一些特殊地形条件下,是一种很有效的结构型式,对节省总体工程投资有着重要的意义。但从全国各地已建连拱隧道的情况看,确实存在工期较长、工序较多、造价较高及工程质量不够理想等问题。另一个重要的因素就是对连拱隧道的力学性质没有进行深入的研究。鉴于双跨连拱隧道结构的特殊性,在设计时必须对隧道初期(施工)支护参数、二次衬砌施作时机和参数、支护荷载的计算理论和方法及监控量测等同时进行全面深入研究。
1 　双连拱隧道有限元计算模型的建立
　　有限元是一种离散化的数值解法