三维有限元分析隧道开挖收敛损失与纵剖面变形曲线关系研究

摘要

采用实验室研发的三维有限元程序,运用隧道收敛–约束法的分析模式,针对岩体弹性参数、初始应力与隧道径向位移等影响因素,探讨有支撑与无支撑情况下的隧道开挖收敛损失与纵剖面变形曲线关系。采用纵剖面变形曲线的研究结果,并与三维有限元数值计算结果相比较,探讨收敛损失的影响。由隧道收敛–约束法理论分析结果与三维有限元数值计算结果可知:(1)确立隧道开挖收敛损失与纵剖面变形曲线的关系;(2)隧道纵剖面变形曲线的归一化处理方式,可消除岩体参数、初始应力和隧道收敛的位置等因素影响;(3)在弹性条件下,隧道开挖面产生的前期位移量约为最终位移量的25%～36%;(4)由二维纵剖面变形曲线的分布,可计算并获得隧道开挖收敛损失值、了解隧道开挖工作面效应的三维影响,进而能计算分析岩体结构的应力与位移等变化量。