地铁近距离平行隧道有限元数值模拟
地铁隧道结构的有限元模拟与安全评估
地铁隧道结构的有限元模拟与安全评估地铁是现代城市中不可或缺的公共交通工具，隧道结构是地铁建设中不可或缺的部分。
对于地铁隧道结构的有限元模拟与安全评估，这是一个值得深入探讨的话题。
本文将从隧道建设的必要性，隧道结构模拟方法的选择，以及隧道结构安全评估的整体流程等多个方面加以探讨。
一、隧道建设的必要性地铁不仅能够减缓城市的交通拥堵，更能够提高城市的发展和经济活力。
而隧道是构成地铁交通系统的一个重要组成部分，其建设对于保证地铁系统的安全和稳定运行起着至关重要的作用。
因此，对于隧道的建设、结构模拟和安全评估，必须进行深入研究。
二、隧道结构模拟方法的选择隧道结构的有限元模拟是目前广泛采用的一种结构力学计算方法，可通过计算模型模拟真实隧道的各种负载情况，以便分析和评估隧道结构强度和稳定性。
在选择隧道结构模拟方法时，应该考虑到模型的精度和计算时间成本，通常采用宏观模型和微观模型相结合的方法，即对隧道结构的不同部位设置不同的模型精度。
三、隧道结构模拟中的关键问题有限元模拟的过程中，还需要考虑到地铁运行引起的振动和隧道温度、水压等因素对隧道结构的影响。
此外，隧道结构处理应按其组成部分进行，并考虑不同部分的材料特性。
由于隧道结构材料大都为空心圆形截面，因此模型中的节点数量可能过多，导致计算时间过长。
因此，为了提高计算效率，必须将节点数压缩，并采用多级级联计算的方法。
四、隧道结构安全评估的整体流程在进行隧道结构安全评估时，必须准确估算隧道不同部位的强度和承载能力。
其方法主要包括：一是通过有限元模拟进行验算，评估结构的受力和变形；二是通过试验实验，验证有限元计算结果的有效性和准确性；三是根据结构实际使用情况，针对隧道的整体力学性能进行评估和检测，以确保其安全可靠。
五、总结地铁交通系统隧道结构的有限元模拟与安全评估是一个重要的研究方向，其应用前景非常广泛。
建设安全、运行稳定的地铁交通系统是城市可持续发展的重要组成部分。
理论研究和实践积累已经为做好隧道结构模拟和安全评估提供了坚实的基础，需要更多学者和实践者积极探索和研究。
基于有限元模拟的双线平行盾构隧道近距离界定
笔 者 提 出 了双 线 水 平 平 行 盾 构 隧 道 的相 对 水平 降槽 宽度增加 ， 但 只有 当沉 降槽 以两隧 道 中轴线 为对称
距 离 系数 Ｃ， 采用 维 有 限元 模 拟 ． 将 双 线平 行盾 构 施 中心时 ， 适合用 Ｐ ｅ ｃ ｋ公式来描述双线隧道引起 的沉 降规
Ｗｅ ｉ Ｇａ ｎ ｇ， Ｐａ ｎ ｇ Ｓ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ
近 年来 ， 囝 内许 多城 市 的 地铁 工 程 采用 双 线 水平 分 布 ， 横 向地 引起 的土 体变 形较 大 ， 尤 其是 地 面沉 降， 会对周 边环境 和结 构物产生潜 在危害 。 目前 ， 国 内外
介 质 理论 、 离 心模 型实 验 ． ４ ＿ １ 、 边 界 单元 法 ＿ ６ ｌ 、 有 限单 的地 面沉 降 量 ； ５ ～ 为 隧道 轴线 上 方 最大 地 面沉 降 量 ；
元法 ｌ ７ ． 和现场 实钡 ４ 法 。其 中 Ｐ ｅ ｃ ｋ公 式法 应 用较 多 ， 有
为单 位 长度 土体 损 失量 ， Ｖ Ｉ ￣ ＝ ＇ ｒ ｒ Ｒ ２ ７ ， Ｒ 为 隧道 开挖
Ｔ 引起 的地面沉 降 曲线与 Ｐ ｅ ｃ ｋ公式 相拟 合 ， 得到 Ｐ ｅ ｃ ｋ 律， 在沉 降槽计 算 中， 用Ｒ ＝ Ｒ ＋ Ｌ ／ ２来代替 Ｒ， 来描述沉 降 公 式 的适 用 范 同 ， 对 双 线 平行 盾 构 隧道 的 “ 近距 离 ” 进 槽宽度 的增加 ， 式 中 为 ２ 条 隧道 轴线之 间的水平距离 。
摘
要： 对Ｐ ｅ ｅ ｋ公 式 在 双 线 水 平 平 行 盾构 隧 道 引起 的 地 面沉 降 计算 中 的 适 用 范 围 进 行 讨 论 ， 提 出相 对 水 平 距 离 系数 Ｃ ；
深圳地铁某区间隧道二衬结构数值模拟分析
３ ｌ Ｃ０钢筋混凝土 ｊ
． 体松动 、 坍塌而产生 的竖 向和 侧 向的主动压 力 ． 支护结构 会发 生 ２ ４ 模 拟计 算结 果及分 析
一
定 的变 形 ， 时 ， 同 由于 围 岩 与 支 护 结 构 的 相 互 作 用 关 系 ， 护 结 支
根 据 Ａ Ｓ Ｓ有 限 元 数 值模 拟 得 出该 隧 道 二 衬 结 构 的 受 力 和 ＮＹ
２ 数值 模拟 ２ １ 计算模 型的 选择 ．
由 于 隧道 施 工 过 程 中上 覆 土 层的 作 用 ， 护 结 构 要 承 受 因 岩 支
Ｉ
材料
ｆｙｋ ｍ 弹 容－ Ｎ・ 。Ｉ 性模量／Ｐ ｆ泊松比 Ｉ ／ｇ ｍ。Ｉ ￣ ／ Ｇａ 密度 ｋ ・
２ ５ ｌ ３ ０ ｝ ０２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ２５０ ０ ｌ
中国 分 类 号 ：４ １４ Ｕ ５ ． 文献标识码 ： Ａ １ 采 用 平 面 应 变 模 式 ， 算 模 型 沿 隧 道 轴 线 方 向不 发 生 位 ） 计
０ 引 言
仅 ２假 对 于 地 下 隧 道 工 程 的 设 计 理 论 ， 历 厂 ・ 漫 长 的 发 展 过 移 ， 发 生 垂 直 和 水 平 方 向 的 位 移 ； ） 定 二 衬 结 构 为 小 变 形 弹 经 个 性梁 ， 且 有 足 够 多 个 离 散 等 厚 度 梁 单 元 ； ） 用 弹 簧 单 元 来 模 并 ３采 程 。由 最 早 的 依照 拱 桥 方 式 进 行 模 仿 设 汁 ， ２ 到 ０世 纪 中期 ， 克 温 拟 围岩 与 结 构 的 相 互 作 用 ， 弹簧 单 元 仅 受 压 ， 拉 时 自动 脱 落 ； ） 受 ４ 尔 的 局 部 变形 理 论 得 到 广 泛 应 用 ， 支 护 结 构 与围 岩 视 作 连 续 介 将 结 构拱 底仅 施加 地基 弹簧 单元 ， 忽略 自重 等 因素对拱 底产 生 的应 力 。 质 模 型 的 分析 方 法 得 到 发 展 。 近 年 来 随 着 计 算 机 技 术 和 岩 土 本
城市地铁群洞近接施工隧道施工过程数值模拟
城市地铁群洞近接施工隧道施工过程数值模拟【摘要】随着国民经济的发展以及城市化进程的加快，城市地铁建设正在加速进行，出现越来越多的地铁交叉线路。
地铁交叠（平行）隧道和地铁换乘车站的修建需要开挖大量的近接群洞隧道。
在这样的条件下，相邻洞室效应对洞室稳定和结构内力的影响将不容忽略。
【关键词】工程概况；数值模拟1.工程概况广州地铁区庄站位于环市东路和农林下路交叉路口处，为五号线和六号线的换乘站。
五号线主体隧道轨面埋深约19m，采用双洞单跨隧道；六号线车站主体隧道轨面埋深约27.5～30.7m，六号线南段采用双层三跨隧道，北段采用双洞单跨隧道，此处五号线、六号线主隧道与其上北站厅3号通道三层立体交叉重叠隧道。
其主要表现在：一是近距离洞室多，是典型的多孔近距离隧道问题；二是近距离隧道断面尺寸大；三是结构复杂。
暗挖法施工的大跨隧道和近接隧道为本工程的主要特征，其施工控制是本站设计和施工的重难点。
2.群洞近接隧道的数值模拟2.1计算模型的建立图1 有限元计算模型为了降低边界对计算结果的影响程度，模型左右两侧大于车站断面跨度的3倍，模型底部也大于车站断面高度的3倍，其中上部取至地面，地面高程为40m，计算模型下部高程为-35.0m，模型隧道左右两边围岩宽度分别取约30m，有限元模型见图4-1。
钢拱架等作用采用等效法加以考虑，即将钢拱架弹性模量折算给喷混凝土。
计算方法如下：(3-1)式中——为折算后混凝土弹模——为原棍凝土弹模——为钢拱架截面积——为钢材弹模——为混凝土截面积。
采用位移边界条件，固定模型左右两边界的横向位移，底边界的竖向位移，车站地表是道路，计算模型总节点数为38905，总单元数为36000个，初始地应力只考虑岩体自主产生的自重应力。
管棚加固区采用提高所在土体强度的实体单元模拟，初期支护用壳单元（SHELL63）模拟，二以衬砌用实体单元（SOLID65）模拟，土体本构关于采用Mohr-Couloms弹塑性模型，初期支护、二次支护采用线弹性模型。
数值模拟计算在临近地铁结构施工安全评估的应用实践
数值模拟计算在临近地铁结构施工安全评估的应用实践发布时间：2022-07-01T07:25:03.578Z 来源：《科学与技术》2022年第5期作者：余先运[导读] 文章以具体的工程为例余先运身份证号：******************，广西南宁摘要：文章以具体的工程为例，通过数值模拟外部施工各阶段对临近地铁结构变形及受力安全性影响，计算得出地铁结构产生的位移数值，以此得出地铁结构变形控制指标，同时也为工程监测方案和施工安全专项方案等提供技术保障，保证了既有地铁隧道结构的稳定性和地铁运营安全。
关键词：数值模拟；临近地铁施工；运营安全Application practice of numerical simulation calculation in construction safety assessment of adjacent subway structureYU Xianyun（ID number：******************，Guangxi Nanning）Abstract：This paper takes a specific project as an example, through numerical simulation of the influence of external construction stages on the deformation and stress safety of adjacent subway structure, calculates the displacement value of subway structure, and obtains the control index of subway structure deformation, and provides technical support for the project monitoring scheme and construction safety special scheme. It ensures the stability of the existing subway tunnel structure and the safety of subway operation.Keywords：Numerical simulation; Adjacent subway construction; Operational safety随着我国城市的快速发展，城市面积不断扩张，随之而来的交通压力也会增大，给人们的出行带来不便，而地铁作为一种既安全又快捷的交通工具，不仅能缓解城市的交通压力，而且给人民的出行带来了便利，越来越受到大家的青睐。
下穿地铁隧道试验段施工过程的有限元分析
下穿地铁隧道试验段施工过程的有限元分析摘要：由于城市地表建筑物的密集分布，在地铁修建过程中，往往需下穿既有建筑物，由此对既有建筑物会造成一定程度的影响。
论文以哈尔滨地铁隧道为例，利用有限元分析软件模拟了隧道的动态开挖过程，并结合现场的监控量测资料，分析了隧道开挖过程中初期支护结构的稳定性，发现在掌子面附近断面应力、位移变化较大，隧道底部位移回弹值较大，洞口附近断面随着掌子面开挖进尺的推进，逐渐趋于稳定，但由于洞内断面测点埋设往往滞后于掌子面，造成量测数据在时间上的滞后现象，这在分析中应引起重视。
关键词：既有建筑物；试验段；初期支护；数值模拟近年来，随着我国许多大城市地铁工程的快速建设，新建地铁隧道下穿既有建筑物及其相互影响研究已成为地下工程研究的重要课题，为此国内外诸多学者对隧道在施工过程中与其相邻建筑物的相互影响做了许多研究，卿伟宸[1]运用同济曙光分析软件对地表建筑物沉降进行模拟分析，探讨了隧道埋深对地表沉降的影响规律以及隧道对地表建筑物沉降的影响范围；汪小敏[2]对软弱围岩隧道施工中的力学性态进行了计算机模拟与分析，发现隧道的支护方式对减少由开挖引起的扰动起着重要作用，采用台阶法开挖时的台阶长度一般在0.5倍洞径左右；杨珺博[3]利用Ansys有限元软件对穿江隧道开挖过程进行了三维动态模拟,分析了隧道拱顶沉降的特点和变化规律，即拱顶沉降随空间位置变化不太显著，隧道上层覆土固结程度越高拱顶沉降越小。
魏纲[4]采用有限元法对邻近建筑物工况下的暗挖隧道施工进行了模拟和分析，指出建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降和衬砌的受力与变形，同时隧道开挖也会使邻近建筑物产生附加应力和变形；何海健[5]研究了地铁施工对邻近桥桩的影响与控制。
文献[6]中,Mroueh和Shahrour研究了城市隧道开挖对桥桩的影响，发现开挖会在邻近基桩中产生较大的内力，内力的分布则取决于桩尖与隧道水平轴线的相对位置以及基桩轴线与隧道中心线的水平距离；Cheng等对隧道-土-桥桩的相互作用进行了三维数值分析,当基桩与隧道中心线的水平距离大于两倍洞径时，隧道施工在基桩中引起的弯矩几乎可以忽略，而当基桩与隧道中心线的水平距离小于一倍洞径时，基桩中引起的弯矩会超过容许弯矩。
隧道力学特征及数值模拟方法
2隧道力学特征及数值模拟方法2.1隧道开挖生成的围岩二次应力场特征岩体在开挖前处于初始应力状态，初始应力主要是由于岩体的自重和地质构造所引起的。
在岩体进行开挖后改变了岩体的初始应力状态，使岩体中的应力状态重新分布，引起岩体变形甚至破坏。
在这个时间工程中，地层应力是连续变化的，特别地，洞室开挖后在未加支护的情况下，地层应力所达到的新的相对平衡称为围岩的二次应力状态。
一般来说，二次应力场是三维场。
在隧道施工过程中，横向的二次应力作用使得洞周围岩的应力状态和变形状态发生了显著的变化，可将洞周围岩从周边开始逐渐向深部分为4个区域：(1)松动区由于施工扰动(例如施工爆破)，区内岩体被裂隙切割，越靠近洞室周围越严重，其内聚力趋近于零，内摩擦角也有所降低，强度明显削弱，基本无承载能力，在重力的作用下，产生作用在支护上的松动压力。
(2)塑性强化区这一区域是围岩产生变形的根源。
隧道开挖后破坏了地层的原状力线，在洞体四周产生了很高的应力集中，此时，该处只存在切向应力和指向隧道中心的径向不平衡力，切向应力由承载拱承担，而对于径向应力，毛洞是无法承担的，所以要释放(在有支护的情况下一部分被初期支护承担)。
这就造成了洞体开挖后四周的围岩向隧道中心发生位移，周边的径向应力逐渐趋向零，而切向应力随着径向位移而增大。
这一应力状态的变化导致岩体从初始的二轴(这里只考察平面应力状态)受压状态转变为单轴受压状态，使得这一区域围岩处于非常不利的受力状态，当这一应力状态超过岩体的强度极限时，洞室周围出现了塑性区域或者破坏区域，产生塑性变形。
如果洞室周围塑性区域扩展不大，随着径向位移的出现，地层塑性区域达到稳定的平衡状态，围岩没有达到承载能力的极限值；但是如果塑性区域继续扩展，则必须采取支护措施约束地层运动，才能保持洞室围岩处于稳定状态，这时为了阻止地层运动，就显出塑性变形压力。
(3)弹性变形区域这一区域内岩体在二次应力作用下仍处于弹性变形状态，各点的应力都超过原岩的应力，应力解除后能恢复到原岩应力状态。
盾构隧道近距斜交下穿既有地铁车站变形沉降数值模拟分析
交通与土木工程河南科技Henan Science and Technology总第809期第15期2023年8月收稿日期：2023-02-13作者简介：董辰浩（1992—），男，本科，工程师，研究方向：城市轨道交通工程管理。
盾构隧道近距斜交下穿既有地铁车站变形沉降数值模拟分析董辰浩（中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司，河南洛阳471000）摘要：【目的】盾构隧道下穿既有地铁车站施工过程对地层的扰动会对既有车站产生影响，为最大限度地降低施工风险，保证既有站的安全及正常运营，需要开展相关研究。
【方法】利用MIDAS-GTS-NX 有限元数值模拟软件，以郑州市某盾构隧道下穿既有地铁车站为背景，按照接收端地层加固、左线盾构施工、右线盾构施工的顺序，建立三维有限元模型。
【结果】预测施工过程既有站主体结构的变形规律和内力变化，分析计算盾构隧道近距离斜交下穿施工过程对既有地铁车站的影响，将预测结果与实际施工监测数据进行对比，验证了该模型计算结果的准确性及可行性。
【结论】研究成果为隧道近距离斜交下穿既有站施工引起的沉降变形提供理论依据，对于指导施工、保证施工安全具有借鉴意义。
关键词：盾构隧道；数值模拟；变形预测；既有车站中图分类号：U 231文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）15-0078-05DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.15.015Numerical Simulation Analysis of Deformation and Settlement of MetroTunnel Passing Through Existing Station with Close DistanceOblique CrossingDONG Chenhao(China Railway 15th Bureau Group Urban Rail Transit Engineering Co.,Ltd.,Luoyang 471000,China)Abstract:[Purposes ]The disturbance of the stratum during the construction of shield tunnel undercross⁃ing the existing subway station will have an impact on the existing station,in order to minimize the con⁃struction risk and ensure the safety and normal operation of the existing station ，relerant research is needed.[Methods ]Using the MIDAS-GTS-NX finite element numerical simulation software,a three-dimensional finite element model is established in accordance with the sequence of ground reinforcement at the receiving end,shield construction on the left line,and shield construction on the right line,with the background of a shield tunnel penetrating the existing subway station in Zhengzhou.[Findings ]The deformation law and internal force change of the main structure of the existing station during the con⁃struction process are predicted,and the influence of the construction process of the shield tunnel′s short-distance oblique underpass on the existing station is analyzed and calculated.The prediction results are compared with the actual construction monitoring data,which verifies the accuracy and feasibility of the calculation results of the model.[Conclusions ]The research results provide a theoretical basis for the settlement deformation caused by the construction of the tunnel under the existing station at a short dis⁃tance,and have reference significance for guiding the construction and ensuring the construction safety.Keywords:shield tunnel;numerical simulation;deformation prediction;existing station0引言随着城市轨道交通建设的快速发展，由于地下空间的局限性，新建地铁隧道修建过程中不可避免地要下穿既有地铁车站。
地铁渡线隧道施工性态的三维数值模拟与分析
场, 开挖效果的模拟采用空单元法来实现 , 这种方 法在开挖过程中所求的应力场为真实的应力场, 而 所求的位移场需与初始位移场进行矢量求和才为 真实的位移场, 这与通常的反转等效节点力法模拟 开挖正好相反 , 具体是通过 ANSYS 软件提供的单 元# 死∃ 功能来实现, 即在保证方程不出现病态的情 况下 , 把要挖掉单元的刚度矩阵乘以一个很小的比 例因子 , 使其刚度贡献变得很小可忽略不计 , 同时 使其质量、 载荷等效果的值也设为零, 这样便可在 整个开挖计算过程中采用同一种有限元剖分网格。 初期支护和临时支护的实现是通过程序提供的单 元# 生∃ 功能来实现, 也就是在合适的载荷步中使先 前处于# 死∃ 状态的单元的刚度、 质量、 载荷等在当 前的构型 ( 通过程序提供的有限变形的拉格朗日描 述来实现 ) 中恢复其原始的数值, 此外, 模拟二次衬 砌和注浆加固效果的块体单元需要在合适的载荷 步中( 二次衬砌单元需要先使其处于# 生∃ 状态 ) 通 过程序提供的改变材料的属性功能来实现。开始 计算前使初期支护和临时支护板壳单元处于 # 死∃ 状态 , 模拟分析完全反映实际施工的动态过程。 3. 3 计算结果分析
通过三维弹塑性有限元分析可知, 施工完成 时地表最大沉降量约为 27. 534 mm, 地表沉降槽关 于计算模型的中心线基本呈正态曲线对称分布, 见 图 6 所示, 由此可知, 施工期间地表的沉降量满足 环境控 制要求 ( ! 30 mm) 。施工期间隧道围 岩的 最大沉降值位于大断面喇叭形隧道的拱顶部位以 及三 连拱 隧 道中 柱 上方 部 位, 最大 下 沉值 约 为 38. 46mm, 最大隆起也位于这些部位 , 最大隆起量 约为 23. 95mm, 见图 7 所示, 变形计算结果一方面 表明施工期间围岩处于稳定状态 , 另一方面也表明 这些部位是施工中的薄弱环节, 应引起高度重视和 密切关注 , 加强这些部位的监控量测工作。 为了验证计算结果的合理性和可靠性 , 本文选 取三孔三线中心里程 SK3+ 395. 145 处横断面地表 沉降的计算值和现场量测值进行比较 , 比较结果见 图 8 所示, 由图 8 可知 , 二者数据吻合较好 , 从而说 明文中的分析结果是合理的。
地铁隧道支护系统的数值模拟研究
地铁隧道支护系统的数值模拟研究摘要:对CRD 工法和短台阶施工法这两种较为常用的施工形式及其所采用的支护方式用FLAC 进行了数值模拟, 分析不同的支护参数对隧道周边应力场和位移场的影响,得出了有关塑性区分布与支护方式之间的关系,并对各类支护方式进行了比较与分析。
关键词: 地铁隧道; FLAC ; 数值模拟1 引言广州地铁地处珠江三角洲地区,隧道所在地层软硬程度不一,其物理力学性能参数比较离散,而且地下水丰富。
地层上部为第四系海陆交替相沉积及河流冲积等土层包括松散的人工填土层、淤泥以及淤泥质土层和冲～洪积土层。
下赋岩层却为强度和硬度都较大的花岗岩,包括全风化带、强风化带以及中风化和微风化带,特点就是岩质坚硬。
总之,地铁三号线沿线各段的地质条件差别较大,有的地段处于软土地层中,而有的地段处于半土半岩的地层中,且岩石的强度还很大。
在这样的地层中进行隧道的施工是比较困难的,尤其是其支护的形式要不断地根据周围的围岩状况进行调整。
具体施工时虽然强化了监控量测的作用,以测量的结果随时修正各类参数,但基本上还是沿袭了初步设计里面的相关内容,并没有从实质上真正根据量测的数据来采取相应合理的支护形式,也就是说整个区间隧道基本上就采用了一种或两种支护方案, 这显然不能满足隧道周边围岩变化多端的要求。
本文的主要内容是针对某一围岩情况,模拟不同的支护形式和支护参数,分析其对隧道周边位移和应力场的影响,寻找一种合理的支护方式来满足地铁隧道关于安全性和耐久性的要求。
2 模型建立2.1 计算软件针对隧道的某一横断面,轴向影响可以忽略不计,可看做是一平面应变问题, 在本文中选择FLAC22D 差分计算程序作为模型分析软件。
该程序采用拉格郎日元法,利用节点位移连续条件,对连续介质进行大变形计算与分析。
在计算过程中将计算区域划分为若干网格(单元),每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系。
在求解大变形时,因为每一时步的变形很小,可近似采用小变形的本构关系和一些理论与定理,最后将各时步的变形叠加,即得到大变形的结果。
北京地铁十号线某近接区间隧道的施工数值模拟
北京地铁十号线某近接区间隧道的施工数值模拟【摘要】对北京地铁10号线知学区间近距离侧穿国管局宿舍楼3种不同工法的施工过程进行了数值模拟。
通过对运算结果与实测数据的比较分析,论证了施工中采取袖阀管掌子面注浆和“后CRD法”等技术措施及工法对操纵地表沉降的有效作用,得到了一些有益的结论,可供类似工程参考。
【关键词】隧道施工; 有限元; 数值模拟; 区间隧道; 地表沉降1 工程概况知春路站~学院路站区间位于北京海淀区知春路东段,右线起讫里程:K4+570.8~K5+485.331,长度914.531m。
其中K5+375.0-K5+430.0为近距离穿越国管局宿舍楼楼段。
该段呈西北-东南走向,位于由直线过渡到R=350m圆曲线的缓和曲线上。
隧道埋深16m。
区间近距离过国管局宿舍楼楼段,右线结构南侧外缘距离楼房地下室最小水平距离约0.9m,最小垂直净距5.7m,最近点为右K5+404.001,此处区间隧道的开挖掘进属于近接施工。
图1为区间结构与建筑物关系断面图。
该段区间为单孔单线马蹄形隧道,处于减震段,开挖尺寸宽6.1m,高6.64m;本工程采纳矿山法施工。
穿越此建筑物,是本段区间的施工重点。
穿越地段国管局宿舍楼实为两座楼房,竣工于1993年。
一座为砖混结构条形基础,地上6层,基础埋深约2~6m,基坑施工时采纳放坡开挖,无基坑围护结构。
另一座为现浇混凝土结构板楼,筏板基础,地上9层,地下2层,基础埋深约6.2m,基坑施工时采纳放坡开挖,无围护结构(图1)。
本文采纳有限元手段对区间隧道通过9层宿舍楼的情形进行了平面数值模拟。
隧道上方土层有杂填土、素填土、粉土、粉质黏土,洞身土层有粉土、粉砂、细砂,底板标高处于黏土层中。
阻碍隧道施工的地下水是富存于洞身位置处粉土层和粉砂层中的台地潜水,其他类型地下水对隧道施工阻碍不大。
本区段北侧是繁忙的交通主干道的交通十字路口,南侧是居民小区,因而无法采取地面降水措施,台地潜水水位下台阶中部,粉砂层含水量较为丰富。
大连地铁隧道施工动态监测与数值模拟
第11卷第2期中国水运V ol.11N o.22011年2月Chi na W at er Trans port Februar y 2011收稿日期：2010-12-15作者简介：吴红（），女，河北省深州人，中铁九局集团有限公司大连工程处助理工程师，从事桥梁与隧道工程的施工技术研究工作。
大连地铁隧道施工动态监测与数值模拟吴红（中铁九局集团有限公司大连工程处，辽宁大连116001）摘要：通过对大连地铁隧道复杂围岩地段围岩和支护系统的现场测试，得到了钢支撑、喷射混凝土等支护构件的受力和围岩位移收敛状况，建立相应的模型，进行了有限元数值分析，并对测试与计算结果进行了对比分析。
研究结果表明：在复杂围岩地段，采用现场动态监控量测与有限元仿真模拟相结合的方法可为隧道衬砌设计和施工的安全可靠性提供科学依据和技术指导，可为类似工程研究提供参考。
关键词：地铁隧道；复杂围岩；动态监测；有限元模拟中图分类号：U 456文献标识码：A文章编号：1006-7973（2011）02-0202-02大连地铁某区间隧道采用浅埋暗挖法施工。
隧道最大埋深10.865m 、最小埋深8.43m ，隧道洞身段围岩极为破碎，严重威胁着施工安全。
通过对该隧道的现场测试，得到了许多宝贵的现场资料，这些资料对于了解围岩的受力状况，指导后期的施工都具有十分重要的意义[1－2]。
一、工程地质概况该区间地铁隧道起讫里程为CK0+480.010～CK1+598.610，区间全长1118.600m 。
正线线间距4.6m 。
本场地区间地貌为海积阶地，后经人工回填，场区整体较平坦，局部为近期人工堆填石料场，地面高程4.47~5.91m 。
根据岩土的时代成因及其工程特征，本次勘察深度范围内的地层分为4个主层8个亚层，各层土自上而下依次描述如下：第四系全新统人工堆积层（Q4ml ）、第四系全新统海积层（Q4m ）、震旦系长岭子组板岩（Zwh c ）、中生代燕山期辉绿岩（βμ）。
地铁隧道数值模拟
地铁隧道数值模拟1、工程概况1.1设计概况小行车辆基地出入段线隧道起点里程为RK0+000（＝K1+501.971），终点里程为RK0+823，其中出入线隧道起讫里程分别为 RK0+073.204～RK0+823,长749.796m；CK0+073.204～CK0+780.084,长706.88m。
牵引线设计起点为QK0+000，设计终点里程为QK0+246.91，全长246.91m。
其中RK0+695.775～RK0+823段127.225m为三线大跨度隧道。
三线大跨段采用复合式衬砌，初期支护采用工25a型钢钢架，间距50cm，网喷砼厚度35cm；二次衬砌厚度为70cm；二者之间设全封闭PVC防水板。
初支拱部150°范围内设超前管棚，第一循环采用40m长Φ127大管棚，第二循环及其以后采用R51L迈式管棚，长度15m。
中间穿插Φ42超前注浆小导管，长度3m，纵向搭接1.5m。
隧道开挖宽*高度分别为17.9*13.118m。
1.2工程地质该工程属岗丘地貌单元，现地面标高约40.50～65.830m，地势起伏较大，相对高差19m。
岩土层根据沉积时代、成因类型可以分成5个工程地质层。
第1层为素填土层为新近期人工填土；第2层粉质粘土层为全新世沉积土层；第3层粉质粘土混卵砾石层为晚更新世沉积的土层；下伏基岩为白垩系葛村组“红层”，第5层以粉砂质泥岩为主。
工程范围内地层结构复杂，以侏罗系龙王山组安山岩、蚀变安山岩为主，属极软岩～软岩，标段出入段隧道围岩等级主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩。
三线大跨隧道（RK0+823～RK0+695.775）L=127.225m，主要穿越K1g－2－3a泥质粉砂岩（中～微风化），洞口地段穿越粉质粘土、粉质粘土混卵砾石、强风化泥质粉砂岩，拱顶覆土厚度0.5m～30m。
1.3水文地质出入段线主要受大气降水和地下管道渗漏补给，径流滞缓，地下水排泄以蒸发为主。
赋存于素填土层填土与粉质粘土层土孔隙中。
浅埋暗挖法地铁隧道近距离下穿桥梁的数值模拟分析与设计
浅埋暗挖法地铁隧道近距离下穿桥梁的数值模拟分析与设计摘要:针对浅埋暗挖法施工的地铁隧道近距离下穿简支桥梁施工工况进行数值模拟分析,根据分析结果结合浅埋暗挖法理论,将结果用于细化和优化工法设计并指导施工。
关键词:地铁隧道浅埋暗挖下穿桥梁数值模拟由于轨道交通线路走向基本处于城区范围,沿线通常建筑林立、交通繁忙、市政管线繁多,对地铁区间隧道的设计和施工将带来很大困难。
本文通过对大连地铁2号线某浅埋暗挖法[1]区间临近下穿扩大基础简支梁桥—湾家桥的模拟分析、设计及成功施工的介绍,望对后期软弱岩层内类工法的项目实施提供有益的借鉴性参考。
1 工程概况1.1 隧道与湾家桥关系本区间为浅埋暗挖法施工的单洞单线隧道,左右线隧道水平净距6.5 m,隧道埋深8～10 m。
隧道斜穿湾家桥区段影响长度约68 m。
湾家桥桥面宽20.5 m,为3×18.0 m简支板桥,桥梁墩台为圬工结构,扩大基础坐落于强风化石英岩夹板岩地层。
区间隧道自东向西依次下穿湾家桥4个桥墩,其中1号桥墩为最不利桥墩,桥墩底距隧道拱顶3.5～4.9 m不等。
区间隧道与桥梁关系如图1、图2所示。
1.2 穿桥段地质、水文概况(1)地质概况。
区间穿桥段地面至拱顶主要为素填土、卵石、中风化石英岩、中风化石英岩夹板岩。
边墙主要为强风化板岩、强风化石英岩夹板岩地层。
各地层性质描述如下,区间所处地层情况详见图1。
①1素填土:黄褐色,主要成分为碎石、粘性土。
②3卵石:呈亚圆形,粒径20～200 mm不等,含量占60～70%左右,粘性土和砂砾石充填粒间孔隙,局部漂石,稍密-中密状态。
卵石层为强透水层,渗透系数K=100 m/d。
③2强风化石英岩夹板岩:岩芯多呈碎块状,碎片状,碎块用手可折断遇水易软化。
强风化石英岩夹板岩具中等透水性,渗透系数K＝10.0 m/d。
④3中风化石英岩夹板岩:岩芯呈块状、短柱状,岩体破碎,岩体基本质量等级V级。
中风化石英岩夹板岩具中等透水性,渗透系数K＝4.0 m/d。
近间距平行泥水盾构隧道推进方案三维数值模拟
图 １ 三 维 有 限 元 模 型
收 稿 日期 ：０ ７ １－５ 修 回 日期 ： ０ ８Ｏ ．２ ２０ ．１ ； ２ ２ ０ ．１０
１３ 模 拟 方 案 ．
作 者 简 介 ： 庭 金 （９ ６ ） 男 ， 西南 康 人 ， 师 ， 学 博 士 。 刘 １７一 ， 江 讲 工
经综 合 分析 ， 选取 两种 推进 方案 进行详 细研 究 ， 其
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２０ ０ ８年 第 ５期
近 间 距 平 行 泥 水 盾 构 隧 道 推 进 方 案 三 维 数 值 模 拟
６ ５
中异 向推进 方 案为 北线 隧道 从 浦 东 向 浦 西推 进 ， 南线 隧道 从浦 西 向浦东 推进 ， 同向推 进 方 案 为 南 北 线 隧 道 均从 浦东 向浦 西推进 ， 南线 隧道 先推进 。 但 在异 向推进 方 案 中 ， 假定 异 向推 进 的两 台 盾 构 机 在浦 东距 黄浦 江岸 边 ２ ７ｍ处相 遇 。为此 ， 将岸 边 至 岸 边 ５ ４ｍ区 间段 隧道 分 成 ２ ２段 ， 以模 拟盾 构 隧道 分 步
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铁 道 建 筑
Ｒａｌ ｙ Ｅｎｇｎｅ ｒｎ ｉｗａ ｉ ｅｉ ｇ Ｍａ ２ ０ ｙ， ０ ８
文 章 编 号 ：０ ３１９ （０ ８ ０ —０ ４０ １０ —９ ５ ２０ ）５０ ６ —３
近 间 距 平 行 泥 水 盾 构 隧 道 推 进 方 案 三 维 数 值 模 拟
土层厚 度 约 ２ ０ ｍ。
施 工进行 了二 维数 值模 拟 。
为 确 定 该 近 间 距 大 直 径 泥 水 盾 构 隧 道 工 程 推 进 方 案 ， 用 Ｍ Ｃ Ｍａ 运 Ｓ ． ｒ 维 有 限 元 分 析 软 件 ， 该 隧 道 工 ｃ三 对 程 盾 构 同 向推 进 和 异 向 推 进 ２种 施 工 方 案 进 行 三 维 动 态 施 工 模 拟 ， 比分 析 不 同 推 进 方 案 所 引 起 的 地 表 沉 对
双层地铁隧道施工过程的数值模拟分析
双层地铁隧道施工过程的数值模拟分析双层地铁隧道施工是指在同一地下区域建设两条地铁线路的隧道。
这种施工方式在城市交通拥挤的地区非常常见，因为它可以最大限度地利用有限的空间资源。
为了确保施工过程的顺利进行，数值模拟分析成为一种非常有用的工具。
本文将介绍双层地铁隧道施工过程的数值模拟分析。
首先，数值模拟分析需要建立一个准确的模型。
这个模型应包括地下隧道的几何形状、土层的物理性质以及施工过程中的各个参数。
模型的准确性对于数值模拟结果的可靠性至关重要。
其次，数值模拟分析可以帮助工程师预测施工过程中可能遇到的问题。
例如，在挖掘上层隧道时，可能会对下层隧道造成不稳定的影响。
通过数值模拟，工程师可以预测这种影响的程度，并采取相应的措施来减轻它。
另外，数值模拟还可以帮助工程师确定施工过程中的最佳参数。
例如，在注浆加固下层隧道时，需要确定注浆管的位置和注浆剂的类型。
通过数值模拟分析不同参数的效果，工程师可以选择最佳的参数组合。
此外，数值模拟还可以帮助工程师优化施工过程。
例如，在施工期间，工人需要在两个隧道之间进行调度。
通过数值模拟，工程师可以预测不同调度方案的效果，并选择最优的方案，以提高施工效率。
最后，数值模拟还可以帮助工程师评估施工过程中的风险。
例如，在下层隧道施工过程中，可能会发生土层塌落的风险。
通过数值模拟，工程师可以评估这种风险，并采取相应的措施来减少风险。
总之，双层地铁隧道施工过程的数值模拟分析可以帮助工程师预测问题、确定参数、优化施工和评估风险。
它是一种非常有用的工具，可以在实际施工前提供可靠的参考和指导。
通过数值模拟分析，可以提高施工效率、优化资源利用并保证工程质量。
因此，数值模拟分析在双层地铁隧道施工中的应用具有重要意义。
西安地铁区间隧道开挖过程中的数值模拟研究
（ １ ． 西安工业大学北方信息工程学院，陕西 西安 ７ １ ０ ０ ３ ４ ； ２ 中霖集团工程设计有限公司 ，陕西 西安 ７ １ １ ３ ０ ３ ２ ）
摘 要 ：利 用数值 模 拟 方法进 行 隧道 开挖 过 程模 拟 分析 。
行拱 顶部 分的上 台 阶开挖 。待拱 顶锚 喷支 护完成 后 ，再 开 挖下断面左右 两侧 。待 初期支 护完 成后 ，再 对 中间进行 开
通过计 算，分析 不同开挖 步骤 中隧道 围岩 应力 的变化 以及
进 行 加 固施 工前 后 围 岩 的 应 力 和 位 移 的 变 化 比 较 ，得 出暗
挖 隧道在 开挖过 程 中的应 力变化规 律 ，为施 工提供 一 些参
考 和依 据 。 关 键 词 ：隧道 ；开挖 ；数 值 模 拟
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ；ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ 二次衬砌
～
Ｏ 前
言
次衬砌
围岩
本文 主要采 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 有 限元 分析软件对 西安地 铁 区间 隧道开挖进行仿真力学分析 ，以便对 隧道的参数进 行验证 。
ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ３ ４， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；２ ． Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｌ ｉ ｎ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｅｎ ｇ ｉ —
纵 向没有位移 ，只有横 向发 生位 移。所 以 ，隧道计 算 的力 学分析可采用弹性 理论 中 的平 面应 变 问题 进行 模拟 ，采用 有限元 ２一Ｄ模 型 ，岩体 （ 围岩 和开挖 部分 ） 采 用 弹塑 性本 构模型 以及德 鲁克 一普 拉 格强度 准则 。ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｉ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ
某地铁盾构隧道的数值模拟计算
某地铁盾构隧道数值模拟计算摘要: 针对具体的工程和现场监测以及实测资料,用FLAC 对某一地铁盾构隧道施工过程进行数值模拟，对模拟数据进行了分析,得出了隧道位移变形、各种应力云图等重要工程信息, 得出盾构隧道和周边围岩的变化规律, 对改善盾构隧道的施工方法, 提高工程质量, 确保工程安全, 具有重要的理论意义和工程实用价值。
关键词: 地铁隧道；盾构隧道；数值模拟一、引言随着科学技术和城市化的发展以及城市人口的过快增长，传统的公共汽车和无轨电车已经越来越不能满足城市居民高频率出行的需要。
建设以地下铁道为代表的城市快速轨道交通系统，是解决我国中心城市公共交通运输矛盾的重要途径。
随着盾构法在我国地铁隧道开挖中的应用越来越广，隧道数值模拟和施工监测在隧道开挖过程中扮演了越来越重要的角色。
数值模拟由于能全面预测隧道开挖的全过程，已被广泛使用；施工监测则主要是利用围岩变形和拱顶沉降的监测数据掌握围岩动态和隧道支护结构的工作原理，通过施工过程对围岩实时监控，对监控数据进行分析和综合判断, 对可预见的事故和险情及时采取措施，把风险控制到最小，所以数值模拟和施工监测数据以及对数据的分析就成为衡量设计和施工是否合理的一个重要指标。
为确保工程质量, 隧道在开挖过程中必须进行必要的变形监测。
施工监测应包括两端洞口浅埋段地表沉降量测、洞内拱顶下沉、水平收敛、锚杆拉拔等量测内容，其中以拱顶沉降观测和隧道水平收敛监测为主，工作原理就是通过测量手段, 来了解拱顶的平面位移和拱顶下沉情况。
施工监测不仅为隧道开挖提供重要的手段，而且为调整设计参数、选择合理的支护方式和综合评价围岩稳定性提供科学依据，从而便于日常施工组织管理，以达到安全施工的目的。
本文以某一地铁盾构隧道为例。
该隧道外径为6.0m，衬砌厚度为0.3m，内径为5.4m,埋深为10m。
地铁隧道断面如下图1。
图1 地铁隧道断面示意图二、地质概况本文中地铁盾构隧道所处的地层为Ⅴ级围岩，围岩密度为1800kg/m3 ，体积弹模为1.47e8Pa，剪切弹模为5.6e7Pa，摩擦角为20度，粘聚力为5.0e4Pa，抗拉强度为1.04e4Pa。
隧道衬砌结构安全性的有限元数值模拟分析
２０ ０７年 １ Ｏ月 ２ 日收 到 ６
道 衬砌 设 计 和 施 工 的 安 全 可 靠 性 提 供 科 学 依 据 和
技 术指 导 ， 为进一 步 的工 程研 究积 累资 料 。 并
１ 工程概况
隧道所 处 区域 为 低 谷 、 谷 地 带 ， 形 起 伏 较 沟 地
下工 程更 为 必 要 。隧 道 衬 砌 的 投 资 约 为 隧道 全 部
参 数 ， 利 用五 种结 构 可靠度 分 析 法计 算 明洞与 隧 并 道衬 砌结 构可 靠指 标 ， 今 后 进 一 步 寻求 隧道 结 构 为 设 计 安全 系 数 与 可 靠 指 标 之 间 的 对 应 关 系 奠 定 基 础 。吴德 兴等 在 基 于 有 限元 响 应 面 法 的 隧 道 衬
＠ ２ ０ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇ ｇ ０ ８ ｃ．Ｔ ｃ ． ｎ ．
隧 道 衬 砌 结 构 安 全 性 的 有 限 元 数 值 模 拟 分 析
冯文文 李 守 巨 刘迎曦
（ 大连理 工大学工业装 备结 构分析国家重点实验室 ， 大连 １６２ １０ ４）
摘
要
利用 Ａ Ｓ Ｓ有 限元分析软 件， ＮＹ 对某公路 隧道 的设 计与开挖过程进行 了仿真分析。采用二 维弹塑性有限元分析方法 ，
评 价衬砌 强 度 的安 全 性 ， 亟 待 解 决 的问 题 。 国外 是 很 多学者 对 隧 道 开 挖 的 有 限元 模 拟 以及 衬 砌 强 度 安全 性做 了相 关研 究 Ｊ 国 内学 者 在隧 道衬 砌 可 。
砌可靠度分析 中， 结合具体 的隧道 工程 ， 运用有 限
元 响应 面法 对 确定 的最 危 险截 面 进 行 了 数值 分 析 ， 计 算 出隧 道 衬 砌 可 靠 度 指 标 。计 算 结 果 对 确 定 公 路 隧道 长 期 安 全 性 的 可靠 度 水 平 具 有 一 定 的参 考 价值。
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第21卷 第9期 岩石力学与工程学报 21(9)：1330～1334 2002年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec .，20022001年10月12日收到初稿，2001年11月23日收到修改稿。
作者 陈先国 简介：男，27岁，1996年毕业于西安科技学院建筑工程系矿山建设专业，现为博士研究生，主要从事施工力学方面的研究工作。
地铁近距离平行隧道有限元数值模拟陈先国 高 波(西南交通大学土木工程学院 成都 610031)摘要 对近距离双孔平行隧道，不同的开挖顺序会有不同的结果。
第二孔隧道是在第一孔隧道扰动之后的地层中修建的，地层刚度条件不再对称，第二孔隧道的修建又对已建的第一孔隧道有影响，这一影响又与围岩类别、隧道间的间距、开挖和支护方式等因素有关，应用ANSYS 程序对这些因素进行了分析，揭示了这类隧道在开挖之后地表和拱顶下沉的规律。
分析表明，第二孔隧道的掘进对已修建的第一孔隧道有较大的影响，这时的分析结果既不同于单孔隧道，也不同于交错重叠隧道。
关键词 地表下沉，拱顶下沉，掘进，开挖分类号 TU 94+1 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2002)09-1330-051 前 言由于地下空间的不断利用，地下工程经常会遇到两平行隧道开挖的问题，如地铁的区间隧道和地铁车站。
这种隧道的布置往往都靠得很近，而且地质条件又往往是软弱围岩和浅埋，再加上隧道间的相互影响，使这类隧道的施工更加困难。
首先，能否保证地表沉降在规定的范围内是成败的关键；其次是掘进顺序的影响问题，第一孔隧道掘进之后，引起第二孔隧道地质条件的变化，使地层刚度条件不再对称[1]。
第二孔隧道的修建对第一孔隧道围岩有影响，其影响有时超过了第一孔隧道本身对围岩的影响；再次就是隧道间土体的扰动，由于两孔隧道开挖引起两隧道间土体的移动方向不一样，多次扰动使这一土体容易发生失稳[2]。
两孔之间的相互扰动程度又与围岩类别、隧道间的间距和开挖方式等多种因素有关。
双孔隧道主要有三种开挖方式：双孔对头掘进、双孔同时同方向掘进和双孔同方向其中一孔超前掘进。
本文只研究后两种情况。
2 ANSYS 的建模及模拟建模采用双孔圆形隧道，直径10 m ，采用暗挖法施工，初期支护采用C15混凝土，厚300 mm 。
分析采用ANSYS 二维平面应变弹塑性非线性方法进行计算，围岩采用Drucker-Prager 屈服准则[3]。
ANSYS 程序中有丰富的材料库。
围岩选用DP 材料，围岩采用四边形八节点实体单元(solid84) 类型，初期支护采用梁单元(beam3)。
程序提拱了对计算单元进行“生”与“死”的处理功能，因此，可以用该功能来模拟隧道的分步开挖过程。
所谓单元的“死”，并不是将其从模型中删除，而是将该单元的刚度矩阵乘以一个很小的因子(estif)，死单元的载荷、质量等效果将设为0；单元的“生”并不是将单元加到模型中去，而是在计算过程中将杀死的单元在适当的载荷步中重新激活，使单元的刚度、质量、载荷等恢复其原来的数值，所以，当初期支护还未施工的时候，梁单元(beam3)处于“死”的状态，当初期支护施作之后，梁单元被激活，处于“生”的状态，参与模型的运算[3]。
在设计和施工前对工程进行有限元分析，若开挖之后的结果危及施工安全，那么就必须采取工程措施，如超前支护或地层预先加固。
因此，该模型计算未考虑地层的加固和采取超前支护措施，也未考虑二衬的施作，即只考虑在原始地层条件下，开挖之后施作初期支护的情况(喷射混凝土)，如果计算值过大，再考虑地层的加固及管棚或锚杆等支护措施。
有限元计算的围岩物理力学参数见表1，模型见图1。
整个模型的长85 m ，宽50 m ，地表以下第21卷 第9期 陈先国等. 地铁近距离平行隧道有限元数值模拟 • 1331 •2 m是杂填土，属Ⅰ类围岩，地表以下2～8 m是粘土层，属Ⅱ类围岩，其余属Ⅲ类围岩，隧道开挖所处位置属较好的Ⅲ类围岩，计算假定地层分界线为水平线。
本次模拟未考虑地下水的影响。
表1 围岩物理力学参数Table 1 Physico-mechanical parameters of surroundingrock masses围岩类别弹模E/MPa泊松比µ/容重γ/kN・m－3粘聚力c/MPa内摩擦角ϕ/(°)Ⅲ 2.2 0.35 22 0.20 35Ⅱ0.6 0.37 20 0.10 30Ⅰ0.2 0.40 19 0.07 25C15 22 0.20 25间距：2R图1 平行双孔隧道计算机模型(局部) Fig.1 The calculation model of parallel two-tube tunnels3 其中一孔超前掘进对于近距离双孔隧道必须考虑由掘进顺序引起的附加影响，对第一孔隧道，单孔隧道的分析只适于那里没有第二孔隧道的情形。
当掘进第二孔隧道时，第一孔隧道已经引起了地层内初始应力的变化，而且地层中有了一个已经初衬的隧道，地层的刚度不再与单孔隧道的垂直轴对称，第二孔隧道的修建又引起第一孔隧道的应力发生重新分布，这些影响都与隧道间距有关，因此，应分情况加以讨论。
3.1隧道间距等于2R的情形对于这类情形有两种开挖方式，即台阶法(台阶高度5 m)和全断面法；有两种支护方式，即同步支护和滞后支护。
台阶法同步支护方式为开挖第一孔隧道上台阶并初期支护，然后再开挖下台阶并初期支护，第一孔隧道完成之后再以同样的步骤开挖第二孔；台阶法滞后支护方式为第一步开挖第一孔上台阶，第二步支护上台阶并开挖下台阶，第三步支护下台阶，再以同样的方式开挖第二孔隧道。
以上步骤的有限元计算结果显示，所有计算结果与只有一孔隧道存在的情形有很大的不同，具体计算结果见表2。
表2 隧道间距等于2R时的计算结果Table 2 Calculation results with tunnel interval of 2Rmm部位支护开挖隧道孔号地表下沉拱顶下沉底臌第一孔－1.4/－1.7 －2.0/－2.2 ＋3.4/＋3.2 台阶法第二孔－0.3/－1.7 －0.2/－2.2 －0.3/＋3.2第一孔－2.4/－3.2 －3.4/－4.1同步支护全断面法第二孔－0.6/－3.2 －0.5/－4.1第一孔－3.1/－3.9 －4.6/－5.2 ＋4.6/＋4.2 滞后支护台阶法第二孔－0.7/－4.0 －0.5/－5.4 －0.4/＋4.3 注：斜线前数值为第一孔隧道开挖支护完毕后的数值，斜线后数值为第二孔隧道开挖支护完毕后的数值。
从表2中可以看出，在同步支护条件下，全断面法地表下沉和拱顶下沉都比台阶法的大，地表下沉约大95%，拱顶下沉约大90%，几乎是成倍增加。
对同一种支护方式来说，台阶法开挖比全断面法优。
同步支护与滞后支护比较，滞后支护的地表下沉和拱顶下沉比同步支护分别大140%和180%，显然同步支护更有利于维护地层的稳定。
在隧道间距等于2R的条件下，第二孔隧道开挖引起的第一孔隧道数值的变化在总量的10%～20%，第一孔隧道的开挖引起第二孔隧道数值的变化要小些，为10%～15%。
在地表下沉和拱顶下沉中，地表下沉受开挖的影响比拱顶下沉又要大些，为17%～20%，而拱顶下沉为10%～12%，主要原因是开挖后拱顶有初期支护的约束，而地表没有，当然，这些数值还与围岩类别等情况有关。
图2是台阶法同步支护和滞后支护双孔完成之后的塑性区(每种情况的左图为第一孔掘进隧道)，从图2可以看出，滞后支护的塑性区比同步支护的塑性区大得多。
图3表示滞后支护第一孔隧道完成之后和两孔均完成之后的位移矢量图，左图表示单孔隧道的情形，可以看出，在未开挖的第二孔隧道上，地层发生了变化，地层位移指向第一孔隧道，第二孔隧道的地层条件不再对称。
当第二孔隧道开挖之后，两隧道中间土体又向右移动，这样，中间部位土体反复扰动，易造成这一土体失稳。
同步支护和滞后支护的轴力和弯矩比较见图4，5。
两种支护情况下的轴力和弯矩差别较大，对同一种支护情况，第一孔隧道和第二孔隧道的轴力差别不大，但弯矩差别大，这是由于支护施工时地应力释放程度不一样造• 1332 • 岩石力学与工程学报 2002年成的。
对于同步支护时的轴力，先后掘进的两孔隧道差别不大，但滞后支护时两孔隧道的轴力有较大差别，第一孔的轴力要比第二孔的大35%左右，拱顶处轴力达最大值。
图2 台阶法同步支护(左)和滞后支护(右)塑性区比较Fig.2 Conparison of plastic zones of simultaneous liningand delayed lining by bench excavation图3 单孔与双孔位移矢量图Fig.3 Comparison of displacement vectors between singlehole and two holes图4 台阶法同步支护(左)和滞后支护(右)轴力比较Fig.4 Conparison of normal forces by simultaneous lining anddelayed lining by bench excavation图5 台阶法同步支护(左)和滞后支护(右)弯矩比较Fig.5 Conparison of moments by simultaneous lining anddelayed lining by bench excavation3.2隧道间距等于R的情形对这种情形，讨论了台阶法施工滞后支护和同步支护的情况，施工步骤与前述相同。
滞后支护计算结果见表3。
同步支护的数值还要小些，滞后支护的数值大约是同步支护时的2.5倍，最终的地表下沉和拱顶下沉分别是第一孔的1.9 mm和2.4 mm，第二孔此数值分别是2.0 mm和2.5 mm。
同步支护表3 隧道间距等于R时的计算结果Table 3 Calculation results with tunnel interval of Rmm开挖步数隧道孔号部位1 3 5 7地表下沉 2.8 3.1 4.1 4.5拱顶下沉 4.5 4.7 5.3 5.8第一孔底臌 4.4 4.6 4.3 4.4地表下沉0.65 0.95 4.5 4.9拱顶下沉0.48 0.74 5.9 6.3第二孔底臌0.31 0.41 4.2 4.4时的全部数值限于篇幅未给出。
从表中可以看出，大部分地表下沉和拱顶下沉是由上台阶开挖引起的。
第二孔中地表下沉的数值3.5 mm是由第二孔上台阶开挖(第5步)引起的，占总量的70%，下台阶开挖仅占8%，由第一孔隧道开挖引起的地表下沉占总量的20%左右，数值是0.95 mm。