1、國內(nèi)外對于軟巖大變形小凈距隧道的圍巖變形研究還不多見,再加上有些已建成的軟巖大變形小凈距隧道出現(xiàn)襯砌裂紋、地表裂縫、洞門墻開裂及中墻柱開裂等情況,故對此類隧道的力學行為進行理論研究與施工方案探討。
　　本文以蘭渝鐵路新城子隧道為背景,應用大型通用有限元分析軟件(MIDAS/GTS),對隧道的施工過程進行有限元數(shù)值仿真模擬,研究在不同臺階開挖長度和不同左右線隧道掌子面距離條件下,進行隧道變形和支護單元受力模擬分析,綜合現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)

2、據(jù),取得了以下成果:
　　(1)造成新城子隧道發(fā)生大變形的主要原因是隧道所處的地應力場是高地應力場,巖體被切割擠壓成小塊狀,另外節(jié)理裂隙異常發(fā)育,促使巖體的自穩(wěn)能力低下,圍巖表現(xiàn)出位移增大期較長,累積變形總量大的特點。
　　(2)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)整理分析,采用三臺階開挖法軟巖大變形小凈距隧道的變形時間規(guī)律:拱頂沉降變化288mm,上臺階水平收斂值最大,達到354mm;上臺階位移變形急速變化時間為25天;中臺階位移變形急速變化

3、時間為20天;下臺階位移變形急速變化時間為15天。圍巖壓力增長期為70天;接觸壓力增長期為50天,從拱部到側(cè)墻,隨著空間自上而下變化,其應力最終值逐漸減小;且通過分析得出,長錨桿對于控制圍巖凈空收斂方面有很好的效果。
　　(3)通過模擬三種工況開挖隧道,對比拱頂沉降、水平收斂及支護應力,畫出了他們的位移和應力隨施工步的變化曲線圖,分析得出:采用工況Ⅰ開挖隧道時,拱頂沉降、水平收斂、各初支單元的受力、鋼拱架軸向應力、噴射混凝土應力、

4、二襯混凝土應力及錨桿軸力受力均比采用工況Ⅱ、工況Ⅲ時小。綜合考慮變形控制、洞室穩(wěn)定等方面,認為在新城子隧道所處條件下,采用3m臺階長度較為合理,有利于圍巖的自穩(wěn),有效發(fā)揮圍巖的自承能力,且拱頂下沉和水平收斂值較小,初支和二襯單元受力比較均勻,更多的削弱了初支單元和二襯單元受力集中范圍,保證洞室本身的穩(wěn)定性。
　　(4)通過不同左右線掌子面距離的模擬分析結(jié)果可以看出,拱頂沉降、水平收斂值隨著掌子面距離的增大而減小,且變化速率隨著距離