FLAC 2D 课程报告一、隧道工程概况该隧道为单线铁路隧道，支护结构由初期支护+二次衬砌组成。初期支护为 10cm 厚 C20 喷射混凝土，二次衬砌为30cm 厚 C25 模筑素混凝土。选取典型计算断面围岩为Ⅴ级，埋深20m。隧道开挖方法为全断面法。衬砌内轮廓线依据《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）确定。1.1 数值模拟的目的为了评价隧道施工过程中围岩和支护结构的变形与受力情况，利用 FLAC 2D 进行数值模拟，并最终确定衬砌安全系数是否满足规范要求。从而判断隧道设计是否合理， 并为设计和施工方案的确定提供支持。二、隧道工程数值模拟2.1 数值模型建立采用平面应变模型进行分析， 为保证模型边界不受隧道开挖的影响，沿模型 X 方向取 100m，Y 方向取 50m，左右两边界限制水平向位移，底部边界限制水平和竖直向位移。 地表为自由地表。运用 FLAC 2D 进行计算分析。土体采用实体单元模拟，初期支护和二次衬砌均采用初衬（liner）单元模拟。土体本构关系采用摩尔—库伦本构模型，结构单元本构关系采用弹性本构模型。计算模型尺寸与边界条件如下图所示：图 1 单线铁路隧道衬砌内轮廓图（图中单位均以cm计）图 2 模型边界条件图2.2 计算参数选取计算所需参数参照下表取值。表 1 计算参数表材料名称计算参数Ⅴ级围岩GPaE5.13/20mKN35.0100KPac25C20 喷射混凝土PaeE101.20.2C25 素混凝土2.95 10PaEe0.22.3 模拟步骤隧道施工方法为全断面开挖，具体的施工模拟步骤如下：（1）初始地应力平衡（2）全断面开挖隧道，应力释放30%，计算平衡（3）施作初期支护应力释放30%，计算平衡（4）施作二次衬砌应力释放40%，计算平衡其中，应力释放采用施加虚拟支撑力的方法来实现，具体实现方法见下图。p-pσ 2222σ-pσ 3（c）-ffσ 0计算开挖计算计算二次衬砌（a）（b）（d）初期支护0σfp11p-pσ 1111σ-pp22根据隧道新奥法原理， 隧道开挖后围岩从变形到破坏有一个时间历程，包括隧道本身开挖工序的推进，开挖面向前推进围岩逐渐释放的时间效应和围岩介质的流变效应，如能适时的构筑支护结构， 使围岩与支护共同形成坚固的承载环，就能保证整个结构系统的稳定。因此要真实的模拟隧道开挖与支护的整个施工作业流程，必须符合隧道开挖应力逐步释放的实际。（a）为隧道开挖前的初始地应力状态，其中初始地应力可根据实测地应力或有限元计算加以确定，根据各个单元的初始应力， 可计算其等效节点力0eF隧道开挖后，在开挖边...
