地矿测绘ｓｕｎｅｙｉｎｇ锄ｄ

２００８，２４（２）：１—３

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基于有限元法的隧道围岩压力计算与分析方法研究＋

肖林萍，李永树，赵玉光

（西南交通大学土木工程学院，四川成都６１００３１）

摘要：隧道围岩压力计算，常规的公式法是假设应力为均匀分布，没有考虑应力集中现象，而有限元法适用于分析模拟围岩体和构造的各种特性，可以准确地计算出隧道围岩应力。据此，以实际工程为例，利用公式法对围岩压力进行计算，并运用有限元法的数值方法，采用专业软件对浅埋、深埋圆形隧道的围岩应力状态进行了数值模拟分析，得出其分析与计算结果对隧道围岩压力计算具有重要意义的结论。

关键词：有限元法；隧道；围岩压力；数值模拟中图分类号：Ｕ

４５ｌ＋．２

文献标识码：Ａ文章编号：１００７—９３９４（２００８）０２—０００ｌ—０３

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０引言

隧道围岩压力是作用于支护和衬砌上的主要荷载，所以对围岩压力的正确估算将直接关系到支护和衬砌结构设计的合理性，有助于确保隧道顺利施工及安全运营。在实际工程计算中，一般采用公式法计算围岩压力。由于地下工程中岩体材料的复杂性及其不均匀性，公式法不可避免的带来较大误差。

有限元法由于适于分析复杂几何形状的连续介质问题，可以模拟岩体材料和构造的各种特性（岩土介质的非线性和非均匀性）及施工过程，易于改变参数和进行重复计算。因此，用有限元法来分析和衡鼍简化公式的不足之处是有必要的。本文通过邵怀高速公路某隧道作为算例，对浅埋和深埋隧道的围岩压力进行了计算和分析。

该工程隧道埋深分别为５ｍ（浅埋）和３０ｍ（深埋），断面为圆形，尺寸为８×８ｍ２。围岩类别为Ⅲ类，容重７＝２２ＫＮ／ｍ３，泊松系数ｐ＝０．３，弹性模量层＝３×１０９Ｐａ，粘聚力ｃ＝４．１４内摩擦角妒＝４５。。

收稿日期：２００８一０３—２４

ＭＰａ，

ｌ围岩压力计算与分析方法

１．１公式法计算围岩压力１．１．１深埋隧道的围岩压力计算

按松弛荷载考虑，其垂直均布压力¨２１计算公式为：

ｇ＝７＾。

（１）

式中：ｇ——竖向围岩压力；

７——围岩重度；

ｈ。——计算围岩高度。

当隧道为单线时，＾。值为：

ｌＩｌ。＝Ｏ．４ｌ×１．７９５

（２）

式中：Ｓ——围岩级别的等级。

当为双线及以上隧道时，ＪＩ。值为：

＾。＝Ｏ．４５×２５—１∞

（３）

ｍ为基准，曰

式中：旷一开挖宽度影响系数。以开挖宽度曰＝５

每增减ｌｍ时围岩压力的增减率为：

∞＝ｌ＋ｆ（Ｂ一５）

（４）

万方数据