OptumG2实例：隧道开挖——国内某轨道交通项目
项目名称：国内某轨道交通项目
使用软件：岩土分析软件OptumG2
项目信息：
图1 隧道和地表建筑物的相对关系
图2 隧道和地表建筑物的相对关系（纵断面）
项目建模：
图3 模型建立
注：图中红线为用于方便读取相应位置结果数据的结果截面，对计算没有影响。
为了避免边界条件的对隧道周围岩土体的影响，边界范围取为距隧道中心的距离为隧道宽度的6倍。
岩土材料采用Mohr-Coulomb材料模型来模拟，衬砌采用板单元来模拟。
表1 岩土参数
| 编号 | 名称 | 重度 kN/m3 | 弹性模量 MPa | 泊松比 | 粘聚力 kPa | 内摩擦角 |
| 1 | 素填土 | 20 | 80 | 0.25 | 2 | 30 |
| 2 | 泥质砂岩 | 25.6 | 1601 | 0.2 | 516 | 32.5 |
表2 衬砌参数
| 成熟状态 | 单元类型 | 厚度 m | 混凝土型号 | 最大网格大小 |
| 未成熟 | 板单元 | 0.28 | C25 未成熟 | 0.2 |
| 成熟 | 板单元 | 0.35 | C25 | 0.2 |
表3 锚杆参数
长度 m | 环相间距 m | 纵向间距 m | 屈服力 kN/m | 锚杆和土体间的粘结力 kPa |
| 3.0 | 0.6 | 0.5 | 300 | 18 |
图4 锚杆和衬砌支护图
开挖步骤：
采用台阶法进行隧道开挖，大致开挖步骤如下：
（1）隧道范围分为左、右洞错开挖掘，先开挖右洞上台阶；
（2）上台阶进约4-5m后，开挖右洞下台阶；
（3）待右洞整个断面掘进30m后，再开挖左洞上台阶；
（4）同样，之后再开挖左洞的下台阶。
对单独的每一步开挖采用如下流程进行：
（1）开挖隧道，并对洞壁约束松弛30%；
（2）对洞壁约束松弛70%，同时施加锚杆和喷射混凝土，混凝土采用未成熟，即强度较低的C25混凝土；
（3）对洞壁约束松弛100%，即移除约束，提高混凝土强度，降混凝土强度提升至C25标准强度。
具体开挖流程如下图所示：
开挖（1） 开挖（2）
开挖（3）
开挖（4）
图5 隧道开挖步骤
地表沉降结果：
（1）开挖右洞上台阶 （2）开挖右洞下台阶
（3）开挖左洞上台阶 （4）开挖左洞下台阶
图6 隧道开挖地表沉降结果
图7 隧道开挖地层沉降云图
地表水平位移结果：
（1）开挖右洞上台阶 （2）开挖右洞下台阶
（3）开挖左洞上台阶 （4）开挖左洞下台阶
图8 隧道开挖地表水平位移结果
基础沉降：
隧道开挖引起的地层位移范围内受影响建筑的基础最大沉降如下图所示。其中：
（1）A – 水平方向1.7mm，竖直方向37.5mm
（2）泵 – 水平方向-17.2mm，竖直方向31.6mm
（3）B – 水平方向-13.8mm，竖直方向21.2mm
（4）C – 水平方向-1.4mm，竖直方向-0.5mm
图9 隧道开挖基础沉降
根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011表5.3.4中的规定，体型简单的高层建筑基础的允许平均沉降量为200mm。若考虑安全系数为2，那么受影响的地表建筑基础最大沉降为75mm，小于允许沉降，因此，建筑基础受隧道开挖的影响在规范允许范围内。
