[发明专利]一种基于有限元的隧道台阶法施工方法

权利要求书

1.一种基于有限元的隧道台阶法施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立数值仿真模型

首先基于有限元创建台阶法分段开挖的各段可视化模型,通过设置不同开挖步模拟洞室的开挖阶段，并对各步在不同荷载释放率下进行，加设锚喷支护或衬砌结构模拟支护施作时机的影响，由此达到模拟洞室开挖与支护施工过程之目的；

(2)数值模拟计算

根据隧道断面尺寸，确定横向计算范围、竖向计算范围、边界条件，分析每步台阶开挖时本段受力状态和其它各段的受力状态，进行稳定性评价，并根据受力状态和稳定性评价实施超前支护；

(3)现场安装

首先布置监控测量点，把数据实时传输至有限元分析系统，根据每步开挖时实际监测数据动态修正相关支护参数，然后隧道上部弧形导坑开挖，初期支护，再开挖上台阶预留核心土，依次左右错开开挖第二步、第三步等台阶并进行初期支护，最后分段开挖隧道底部，初期支护；施作仰拱并填充。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元的隧道台阶法施工方法，其特征在于：步骤(1)进一步包括：所述有限元创建台阶法是通过对隧道单元进行网格划分，离结构近处网格密，离结构远处网格稀，经离散优化后生成有限元网格，确定单元数和节点数。

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元的隧道台阶法施工方法，其特征在于：步骤(2)进一步包括：所述边界条件的顶部加竖向压力，底部加水平和竖向约束,左右两侧加水平约束。

4.一种基于权利要求1所述的一种基于有限元的隧道台阶法施工方法，其特征在于：步骤(1)进一步包括：所述可视化模型在建立过程中，对梁单元、锚杆单元先设为死单元，在进行开挖和支护时，再根据实际的施工步骤对梁单元和锚杆单元进行激活。

5.一种基于权利要求1所述的一种基于有限元的隧道台阶法施工方法，其特征在于：所述初期支护时，需要进行临时支撑，所述临时支撑要支护在主洞的上、下台阶开挖部位，且临时支撑采用18号工字钢制作而成。

6.根据权利要求1所述的一种基于有限元的隧道台阶法施工方法，其特征在于：所述超前支护采用超前小导管进行施做。