数值计算模型 （1）计算条件和参数本次计算是在毛洞条件下，研究洞形、围岩级别和隧道埋深对小净距隧道稳定性的影响，为使计算分析所得规律具有普遍性，在依托某小净距隧道的工况基础上，将计算条件的范围扩大，计算条件见表4.1。不同围岩级别力学参数根据依托工程的地质勘查报告及施工图设计所选用的参数，同时参考现行的《公路隧道设计规范》提供的围岩力学参数范围，进行综合比拟后选定，具体见表4.2。表4.1 数值计算工况表4.2 围岩物理力学参数（2）力学模型采用二维平面应变模型，仅考虑自重应力场。有限元计算模型的边界条件依据圣维南原理，横向边界到隧道边界的距离约为隧道3倍跨度，下边界到隧道底部边界的距离大于隧道3倍跨度，上边界取至地表面；左、右边界为水平约束，下边界为竖向约束，计算力学模型和网格划分见图4.1。（3）材料模型岩体是富含节理、裂隙等软弱结构面并受地应力影响的复杂介质材料，一般具有非均质、各向异性的特点，属于非连续介质范畴。但众多研究和实践表明，隧道围岩在施工开挖后所表现出来的力学特性可以用连续介质力学的相关理论来解释和描述。因此，以连续介质力学理论为基础对隧道围岩本构模型的研究不断地被发展和丰富，如弹性本构。
模型试验方案 由于模型试验台尺寸较大，可以通过选择合适的几何比来布置多个隧道，试验共设计了4个隧道，编号如图4.27所示，1～4 号隧道间距依次分别为0.5B、1.0B、1.5B，这样可以实现在相同地质条件、知相同加载条件下对不同净距中岩柱稳定性开展研究。隧道布置情况如图4.27和图4.28所示。本次几何相似比道为38，本次模型试验的重度相似比为1，根据模型试验的相似准则：aσ＝al×aγ式中：aσ为应力相似比；al为几何相似比；aλ为重度相似比。因此应力相似比为38。模型试验围岩选为Ⅴ级，根据《回公路隧道设计规范》，Ⅴ级围岩的物理力学参数见表4.16。模型材料以机油作为粘结剂、重晶石粉和标准砂为骨料拌和而成。配制的模型材料的密度、弹性模量、泊松比、内摩擦角等与Ⅴ级围岩原型性质满足相似关系，其力学性质基本满足要求，见表4.16。表4.16 Ⅴ级围岩物理力学指标标准值图4.27 隧道模型位置答图图4.28 小净距隧道模型
图3.21为净距为0.3B时隧道开挖后的σx、σy和τxy应力等值线分布图。由图3.21a知，σy最大值为6.4MPa，位于中岩柱两侧拱腰处，σy大于4.2MPa的区域贯通整个中岩柱；左右洞另外侧拱腰的σy最大值为4.9MPa，大于4.2MPa的σx区域面积不大；拱顶和拱底处的σy为最小，离拱顶拱底洞壁越远σy越大。由图3.21b知，σx最大值为1.9MPa，位置在左洞左侧和右洞右侧拱脚处，并向外围逐渐减小；中岩柱两侧拱脚处σx也较大，最大为1.7MPa，向外围也是逐渐减小；拱底处的σx最小，向外围逐渐增大。由图3.21c知，τxy最大值在中岩柱两侧拱脚处，另外两侧拱脚处的τxy值次之，均沿外围逐渐减小；τxy最小值在拱底，并沿外围逐渐增大。由上述分析知，净距为0.3B的小净距隧道开挖后，围岩应力最大值和最小均在洞周附近围岩，并距离洞周越远各应力分量逐渐接近原岩应力。从围岩稳定性看，围岩受力状态最不利部位为中岩柱，其次为左右洞两侧拱脚处围岩。不同净距条件下小净距隧道围岩稳定性的比较，据洞周环向应力大小进行（表3.6），表中各洞周点位置同图3.15。表3.6 不同净距洞周特征点环向应力续表由表3.6知，小净距隧道围岩环向应力最大值随净距增大而减小，环向应力最小值随净距。
