偏压连拱隧道洞口仰坡失稳机制的数值分析

以江西某高速公路一浅埋偏压连拱隧道为背景，用Marc有限元程序对其出口段进行了动态施工的三维数值模拟。从施工过程中的应力（剪应力和正应力）集中、塑性区的分布形态和发展规律、仰坡轴向和横向地表位移的分布特征等方面，系统研究了偏压连拱隧道强风化仰坡因施工而引起的失稳机制。结果表明：（1）塑性区和应力集中区在模拟施工过程中只出现在洞体附近，可能的仰坡失稳往往是隧道施工失稳的累进性响应，机制是：隧道开挖引起近洞区的塌落和挤出破坏，从而扰动相对较远的仰坡，削弱甚至破坏其稳定性；（2）隧道上方和近山脊一侧仰坡轴向和横向位移比近山谷一侧的大，仰坡失稳往往从隧道上方和埋深较大一侧开始；（3）洞口仰坡的轴向水平位移前缘大，后缘小，垂直位移后缘大，前缘小，与圆弧型剪切滑移边坡的位移模式很吻合。