CD和CRD法施工下超大断面隧道围岩变形控制数值计算研究.docx

CD和CRD法施工下超大断面隧道围岩变形控制数值计算研究
摘要
本文以某工程为例，采用CD和CRD法对其超大断面隧道围岩进行了数值模拟分析，通过分析和比较两种方法的结果，结合现场实际情况，探究了超大断面隧道围岩变形控制方法。研究结果表明，在超大断面隧道围岩变形控制方面，CRD法优于CD法，可以更加准确地预测围岩变形和应力分布，对工程实践有一定的指导意义。
关键词：CD法；CRD法；超大断面；隧道；围岩变形
Abstract
Takingacertainprojectasanexample,thispaperusesCDandCRDmethodstoconductnumericalsimulationanalysisonthesurroundingrockofthesuperlargesectiontunnel.Byanalyzingandcomparingtheresultsofthetwomethods,combinedwiththeactualsiteconditions,thedeformationcontrolmethodofthesurroundingrockofthesuperlargesectiontunnelisexplored.Theresearchresultsshowthatintermsofdeformationcontrolofthesurroundingrockofsuperlargesectiontunnels,CRDmethodisbetterthanCDmethod,whichcanmoreaccuratelypredictrockdeformationandstressdistribution,andhascertainguidingsignificanceforengineeringpractice.
Keywords:CDmethod;CRDmethod;superlargesection;tunnel;surroundingrockdeformation
1.引言
随着城市化进程的加速和交通需求的增长，越来越多的大型隧道工程投入到实践中。隧道工程的建设需要充分考虑周围地质条件和工程技术条件，特别是在超大断面隧道的建设中，周围围岩的变形控制是最为重要的一环，不良变形控制会引起整个隧道工程的受损甚至垮塌。因此，针对超大断面隧道围岩变形控制问题进行深入研究，对隧道工程的设计和建设非常重要。
目前，针对超大断面隧道围岩变形控制，CD法和CRD法是较常用的两种计算方法。CD法主要是基于经典的弹性力学理论，利用有限元方法进行数值模拟分析；CRD法则是在CD法的基础上增加了围岩的塑性转移，模拟了围岩的非线性变形过程，能够更加真实地预测围岩变形和应力分布。因此，本文以某工程为例，采用CD和CRD法对超大断面隧道围岩进行数值模拟分析，分析和比较两种方法的优缺点，为超大断面隧道围岩变形控制提供一定的理论依据和技术支持。
2.超大断面隧道围岩CD法数值模拟分析
2.1模型建立
本文以某工程为例，模拟了其超大断面隧道围岩的力学行为。采用CD法，对模型建立和边界条件进行了处理。隧道截面尺寸为7m×9m，隧道长度为1km，周围围岩为均质材料，地质条件较为均匀。模拟时，将主要受力面划分成三个区域，分别表示上部、中部和下部。
2.2模型分析
模拟分析过程中，主要分析了隧道施工过程和运营期的围岩应力、位移和应变情况。具体分析如下：
（1）隧道施工期
通过模拟施工阶段，分析了围岩受到施工作用的变形情况。如图1所示，隧道上部和中部主受力区域受到了较大的压力，围岩损伤较为严重。在施工过程中，需要采取加固措施，避免围岩产生太大变形。
（2）运营期
在运营期，模拟分析了围岩应力和应变的分布情况。如图2所示，应力主要集中在围岩顶部，随着深度增加逐渐减小。应变主要在围岩上部和顶部产生，随着深度增加而逐渐减小，表明围岩受到了一定的变形。
2.3结果分析
通过对CD法进行模拟分析，可以发现，CD法可以预测围岩的变形和应力分布情况，有一定的研究价值。但是，由于CD法只考虑了围岩的弹性行为，没有考虑围岩的非线性行为，对于刚度较低的软岩围岩来说，其模拟结果误差较大。
3.超大断面隧道围岩CRD法数值模拟分析
3.1模型建立
本文在CD法的基础上，采用CRD法对其进行了改进，可以更加真实地预测围岩的变形和应力分布。CRD法主要是在CD法的基础上增加了围岩塑性转移和非线性行为模拟，能够更好地反映围岩的变形和应力分布情况。模型建立方法与CD法相同，唯一的区别在于围岩的本构关系。
3.2模型分析
模拟分析过程中，围岩的参数取值如下：受力面摩擦角为30°；围压为0.5MPa；统一地应变模量为1000MPa；泊松比为0.2；内摩擦角为30°。
通过模拟施