琯头岭隧道下穿施工的三维数值模拟：影响与对策

本文主要探讨了铁路隧道洞身下穿公路隧道施工过程中的一项关键技术——数值模拟。作者姜増国、杨培伟和刘运，来自武汉理工大学土木工程与建筑学院，针对温福铁路琯头岭隧道与同三高速公路琯头岭隧道交叉施工的情况进行了深入研究。在地下空间日益紧张的背景下，这种重叠隧道施工问题变得尤为重要，因为它们可能导致地表沉降、既有隧道结构受损等问题。 文章首先介绍了背景，指出随着地下空间开发的加剧，双孔重叠隧道施工中的相互影响问题日益突出。在这种情况下，原有的设计和施工方法可能不再适用，因为地层刚度不对称且开挖过程会改变地层特性，形成独特的变形规律。为了解决这些问题，作者采用了ANSYS这一有限元分析软件进行三维弹塑性分析，对开挖过程中的力学行为进行了非线性模拟。 具体到工程概况，研究对象是琯头岭隧道在DK280+950～281+100段，此处地质条件为III级围岩，隧道开挖深度相对较浅。隧道下方的公路隧道基础底面与其有约3.2米的距离，交角约为36°，属于超浅埋情况。隧道围岩主要由浅灰色流纹质晶屑凝灰岩构成，岩体完整，质地坚硬，含有1～8毫米的石英和长石晶屑，岩石结构多样。 为了评估施工方法的有效性，作者通过数值模拟预测了开挖后可能出现的地质响应，包括地表沉降、隧道结构稳定性等方面的影响。这样的研究对于优化此类工程的设计和施工策略具有重要的指导意义，有助于减少施工风险，提高地下空间利用效率，并为其他类似项目的决策提供数据支持。 这篇首发论文通过详细的数值模拟分析，为铁路隧道与公路隧道的复杂施工环境下的工程管理提供了科学依据和技术支持，对于地下空间多层隧道建设领域的工程实践和技术发展具有重要的推动作用。