图6 原状黄土压力-应变曲线 下载原图
图7 扰动黄土压力-应变曲线 下载原图
比较图6与图7，扰动后的黄土屈服强度衰减，应力应变在未达到屈服强度前基本上呈现线弹性，达到屈服强度后，黄土结构发生破坏，应力应变曲线斜率变小，围压越小，斜率的变化越大。
3 数值模拟基于FLAC3D，建立隧道的三维数值模型，因为重力重分布的原因，该模型的大小取值为6倍的隧道洞口口径[3]，并且根据开挖及支护等实际情况进行模拟计算。该模型采取弹性模型，其左右及下部采取限制位移的方法构造边界，围岩的初始应力为覆盖土体的自重应力。
在隧道开挖后，需要进行衬砌施工，为了保证围岩与衬砌接触紧密，需要保证地表的沉降在规范限制内，数值模拟得到的地表沉降位移如图8所示。
图8 地表沉降位移云图 下载原图
由数值模拟的结果可以看出，隧道在初期支护的条件下开挖引起的地表沉降，在隧道中心线的正上方处最大，为11 mm，处于隧道轴线上的沉降量最大，向两侧逐渐降低，趋于稳定，与现场试验结果相符合。
4 结论鉴于此，基于数据反馈分析法，测得横向及竖向的沉降量和沉降速率，再将现场的土样进行原状和扰动后的三轴实验，得到应力应变关系，基于FLAC3D建模，对隧道在初期支护条件下的开挖过程进行了模拟，得到大断面隧道围岩变形特性结论如下：
(1）大断面黄土隧道的变形主要是拱顶下沉。拱顶的下沉量在16 mm左右。
(2）拱顶的沉降量随着开挖进尺在不断地增加。当距离测点20～30 m时，沉降量变化最快，沉降速率最大。
(3）隧道的正中间的下沉量是最大的。往两侧去，下沉量逐渐降低，趋于稳定，随着开挖的进行，影响得下沉量也在增加。
(4）黄土在未达到破坏的时候，应力应变基本上呈现线弹性。应力达到屈服强度后，由于黄土结构的破坏，应力应变曲线斜率在减少。围压越小，斜率的变化越大，扰动后的黄土屈服强度衰减。
参考文献[1] 郭杰森.花都Ⅰ号隧道围岩变形规律及施工技术研究[D].南昌：华东交通大学, 2019.
[2] 李宁.郑西客运专线大断面黄土隧道围岩变形特征[J].铁道标准设计, 2007(S1):19-21.
[3] 潘欢欢.大断面公路隧道围岩稳定性与控制技术研究[D].淮南：安徽理工大学, 2021.
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