1、隧道和地下工程的開挖過程是一個在時間和空間上不斷變化的過程,是一個動態(tài)過程.對開挖過程進行力學行為的數值模擬和分析,對下一步施工對象的穩(wěn)定性進行預測和預報在工程中是非常必要的,也一直是科技工作者探索的重要課題.利用現代計算機技術對開挖過程進行模擬是現代巖土工程界一個很有前途的發(fā)展方向.由于國內缺乏大跨度公路隧道的設計施工經驗,而且現行的隧道設計規(guī)范也無法指導大跨度公路隧道的設計,因此,如何分析、解決大跨度公路隧道在施工開挖、支護過程中的

2、圍巖與支護結構的穩(wěn)定性,就成為隧道工程設計和施工中的關鍵技術問題.該文通過對隧道及地下結構開挖過程的計算理論進行歸納和分析,分析了隧道開挖過程中的力學性態(tài)及其特點.在分析以往有限元程序的基礎上,采用面向對象的編程技術,選取可視化的開發(fā)工具Visual Basic和Fortran PowerStation 4.0編制了二維彈塑性有限元分析程序EPFEM-2D.結合國家大型重點工程建設項目,以韓家?guī)X大跨度公路隧道為例,在查閱與分析了國內外有

3、關隧道,尤其是大跨度公路隧道技術資料的基礎上,通過地質勘察和實驗室?guī)r石力學物理實驗確定了隧道圍巖的類別及一些必要的物理力學參數,優(yōu)選出了能較好反映隧道實際受力狀況的計算模型,并利用自編程序EPFEM-2D對韓家?guī)X大跨度公路隧道的開挖過程進行了數值模擬和過程仿真.模擬了開挖前后的力學性態(tài)、不同開挖步序對隧道穩(wěn)定性的影響,計算結果表明該隧道圍巖能夠承受圍巖應力的作用,不會產生過大的整體塑性變形、剪切及彎折等變形破壞.所得計算結果和有關結論為