1.3　研究现状

1.3.1　国内研究现状

我国的大断面隧道建设相对国外较晚，从20世纪90年代开始我国修建大断面隧道，目前大断面隧道主要集中在铁路、公路隧道方面。

颜卫东、孙晓阳，等[1]以南京牛首山文化旅游区七宝莲道为背景。该地区隧道是典型的超浅埋超大断面隧道，为矿渣堆填区，区内岩堆体松散且位于进山主干道下，易受施工及外部动荷载扰动。为确保施工安全，对地层采取袖阀管分层注浆加固的改良方式及采用早期强度高、刚度大的初期支护，控制围岩早期变形。陈林杰，梁波，王国喜[2]以重庆地铁6号线五路口地铁车站为依托工程，运用数值计算并结合现场监测成果等手段，开展浅埋暗挖超大断面地铁车站隧道开挖方法的研究。结合五路口车站工程的地质条件和断面特点，提出开挖浅埋暗挖超大断面地铁车站隧道的新方法：台阶临时支撑+部分双侧壁法，该方法在国内首次被引入地铁轨道工程施工中。同时还结合具体工程实际情况，对施工过程进行动态模拟，确定了施工开挖方法，同时依据动态监控量测结果对施工参数进行优化调整，达到提高施工安全水平、加快施工进度和降低工程成本的目的。李讯、何川，等[3]通过数值模拟和现场监控相结合的方式，以广州地铁2号线公园前站—纪念堂站区间隧道工程为背景，研究了地铁区间过渡段浅埋超大断面隧道的破坏形态、开挖工法、施工参数及支护体系力学特性。研究结果表明：应以中风化和微风化岩层的交界处产生向两侧以泰沙基破裂角扩展的破裂面作为荷载设计的依据；不同开挖工序的地表沉降有较大区别，拱部中导洞最后施工对控制地表下沉最有利；管棚直径对地表沉降影响不大，减少管棚环向间距对控制地表沉降更为有效；临时横撑是施工期重要的支护结构，1次拆除长度不宜超过6m。

石宵爽、曾祥国，等[4]结合重庆花土岗隧道实际工程，对该大断面小净距隧道开挖过程进行了数值模拟分析，建立了不同开挖间距的隧道模型，通过对比分析围岩变形、应力及地表沉降，得出先行洞超前开挖30m是可行的，此外还指出了小净距隧道施工过程中应重点监控和关注的位置。杜菊红[5]在其博士论文中依托平年隧道，对小间距隧道施工特性进行了研究，包括利用室内相似模型试验获得了对小净距隧道围岩应力与变形分布、双线相互影响与力学机理的认识；利用有限元软件分析了不同影响因素下小间距隧道的力学特性等。龚建伍[6]在2010年对某山区高速公路双洞隧道（长450m，最大开挖跨度16.7m，中夹岩柱最小厚度6m）进行了施工过程中的围岩变形监测。通过监测数据分析了该大跨小净距隧道施工中的变形特点和规律，为支护合理施作时机和衬砌参数的优化研究做了铺垫。

陈莹、林从谋，等[7]以国内罕见的大跨度超大断面浅埋偏压隧道——前欧隧道为工程背景，通过现场试验获得围岩变形数据，运用速率上限截断方法及小波理论对数据进行处理，并运用ANSYS对开挖过程进行二维模拟，获得了一些变形规律。王维富、梅竹[8]为探索台阶法在超大断面浅埋偏压隧道施工中的可行性，以蒙华铁路石岩岭隧道为研究对象，对台阶法和传统分部开挖法进行比选，提出三台阶临时仰拱+竖向支撑的开挖工法，并采用MIDAS有限元软件建立地层—结构模型，对施工各阶段隧道—围岩体系的应变—应力进行模拟分析，以判断开挖过程的结构风险。对台阶法施工过程中出现的拱顶沉降大、初期支护出现裂缝、爆破对软硬不均地段的影响和地表土体开裂等问题进行分析并提出相应的对策。

高峰，周谊一，胡学兵[9]针对厦门市东坪山地下立交工程的重点与难点问题进行专项计算分析，采用荷载—结构法对Ⅳ级围岩地下立交分岔处非对称连拱隧道的承载能力与正常使用极限状态进行验算，并给出配筋设计。何珺，张成平，等[10]针对砂卵石地层特性配制了围岩相似材料，利用自主研发的大型平面模型试验台架，对不同荷载条件下非对称连拱隧道的受力特性进行了深入研究，重点分析了衬砌外表面压力和结构内力的分布及变化特点，总结了隧道裂缝的发展规律和结构破坏过程。试验结果表明：非对称连拱隧道大洞衬砌外表面压力显著大于小洞，但两者分布规律相似，最大值均位于拱顶，其次为内侧拱肩，外侧拱腰处最小；左右洞室受力不对称导致隧道中墙存在明显偏压；注浆加固圈可以有效降低衬砌外表面压力，改善结构受力条件，提高结构稳定性。聂善文，张端良，樊帅，等[11]根据某高速公路非对称连拱隧道衬砌结构形式，针对地表平、地表顺倾斜和地表逆倾斜等地表倾斜情况建立了相应的有限元分析模型，选取围岩稳定性、衬砌安全性和偏压情况等反映隧道稳定性的性能指标，采用数值模拟方法综合分析了不同地表倾斜情况下不同开挖方案对隧道稳定性的影响。结果表明，地表倾斜状况显著影响非对称连拱隧道围岩和衬砌的受力和变形情况，非对称连拱隧道地表平时应采用先大洞后小洞的开挖方案，地表倾斜时必须综合考虑地表倾斜情况和大小洞的跨度差异，才能合理确定开挖方案。

1.3.2　国外研究现状

隧道洞口段往往埋深浅、地质条件差，开挖易发生隧道坍塌、边仰坡失稳等工程事故，特别是在软弱围岩中建设的大断面隧道洞口更容易发生事故，因此，选择合适的施工方法进行洞口段开挖显得尤为重要。在国外，日本、德国等一些西方发达国家在这方面研究起步较早。1981年，德国最早创造出了CD法，并在慕尼黑地铁施工中成功应用，同时在大跨度隧道创造出了双侧壁导坑法；1984年，日本将德国的CD法首次在真米公路隧道施工中成功应用；1995年，德国采用了环形开挖留核心土法在恩格贝格山岭公路隧道施工中。日本采用了双侧壁坑导法、CD法、CRD法等多种施工方法并多次应用在东名高速公路隧道改造加宽工程中。[12]

W Wittke[13]用有限元法和现场监测手段对某浅埋大断面隧道的施工过程进行了研究，项目的阶段包括了勘探和试验、设计、稳定性分析和施工到施工后监测，最后认为中隔墙法能够有效控制沉降。YKKotenkov，等[14]对某大断面水电站地下隧洞进行现场监测，研究了锚杆支护的作用效果。例行监测隧道和DVA驾驶施工期间工作情况的行为，证实可以通过轻质衬砌增加伸展量达400m和520m，并且由于减少了材料和劳动力的开支，可以节省大量资金。Chehade F H，Shahrour I[15]利用数值模拟的方法对小净距隧道双线的空间相对布置位置和施工过程进行了参数分析。由于隧道的相对位置和施工程序影响衬砌的土体运动和内力，研究这些因素对隧道设计的影响是非常有意义的。针对这一问题，其进行了参数研究，研究了这两个因素对隧道施工引起的土体沉降和内力的影响。先后给出了隧道水平、垂直、倾斜三种构型的数值模型，并进行了分析。结果表明，施工程序影响土体的沉降和内力，上部隧道的施工首先产生较大的沉降和弯矩，垂直排列隧道的土体沉降最大，水平排列隧道的沉降最小。A Paternesi[16]依托某小净距浅埋隧道工程对支护参数进行了优化。R Tiwari，等[16]在2016年利用三维非线性有限元法对并行隧道爆破相互影响进行了研究，认为隧道支护和围岩的变形和破坏程度主要受装药量和双洞净距影响。其研究了在隧道内爆炸荷载作用下钢筋混凝土（RC）衬砌地下双隧道的三维非线性有限元分析，利用有限元软件ABAQUS/Eulerian Lagrangian显式耦合有限元分析工具对爆炸载荷进行了数值模拟。