基于数值模拟的变截面十字交叉隧道施工位移应力特征研究及支护优化

摘要

【目的】建立三维数值模型揭示变截面十字交叉隧道施工变形受力特征。【方法】考虑喷射混凝土初期支护硬化特性，分析不同开挖阶段隧道位移及应力演化情况，提出初期支护优化措施。【结果】结果表明：拱顶最大沉降及拱底最大隆起均位于距交叉几何中心0.5 m处，最大水平位移位于距中心4.5 m的大断面主洞边墙处；小断面前支洞开挖，围岩位移增量不明显，随后小断面左右支洞开挖，位移突变明显；围岩及初期支护在主洞与支洞相交处应力集中明显，左右支洞开挖后，交叉区附近塑性区范围、应力拱边界急剧扩大；加厚初期支护有效控制了交叉区围岩变形，控制效果随加固范围扩大呈先增大后逐渐趋于稳定，综合考虑选择交叉区外拓0.71倍洞跨为最佳加固范围。研究成果可为类似隧道工程的安全快速施工及围岩稳定性控制提供指导。

关键词

十字交叉隧道 / 变截面 / 围岩稳定性 / 支护优化