吉林省中部城市引松供水工程,从第二松花江流域丰满水库坝上左岸取水,经输水干线及各支线给长春市、四平市、辽源市等吉林省十一个市县区供水,以解决其生态和农业、生活和工业用水短缺问题。输水干线采用钻爆法和TBM两种施工方法进行开挖。隧洞采用双层复合衬砌结构方案。本文共选取七组工程典型断面,通过二维数值建模,使用有限元分析方法对该工程特长输水干线隧洞的钻爆法施工段和TBM开挖施工段进行围岩和衬砌结构的稳定性分析和评价,并在原衬砌方案的基础上进行优化设计。主要的研究工作及成果包括:⑴进行工程资料整理,分别对钻爆法和TBM施工段断面确定合适的模型参数,为了区分不同施工方法产生的影响,对钻爆法施工段断面考虑围岩开挖扰动区(excavation-induced damage zone或excavation distrubed zone,EDZ)影响。⑵对按规范进行衬砌的隧洞断面进行开挖和一次衬砌施工工况的模拟。开挖洞周围岩呈压应力分布,最大压应力值7~10 MPa内,最大位移值在1~6mm内。洞周单元的安全系数F_s值满足F_s>1,围岩稳定性良好。一次衬砌轴力全部表现为压应力,应力和位移呈现出与围岩相同的轴对称分布规律,衬砌稳定性满足要求。⑶对按规范进行衬砌的断面进行二次衬砌后的施工工况和通水工况进行分析。围岩应力、应变及塑性区分布变化微小,围岩稳定性有足够保证。在二衬施工工况中,一衬和二衬轴力均为压应力,轴向压力、横向剪力、弯矩和位移最大值整体均呈降低趋势,变化幅度很小,分布规律基本不变。二衬通水工况中,104+418断面一衬和二衬在通水后出现了轴向拉应力,其他断面则均呈现压应力分布。⑷对隧洞一次衬砌进行结构优化分析。随一衬厚度减薄,一衬所受应力及弯矩呈现减小趋势;围岩应力应变特征最大值均呈增大趋势,各变化趋势符合二次多项式函数的变化规律;二衬所受轴力、剪力、弯矩及其分配比整体呈现增大趋势,变化趋势符合二次或三次多项式函数的变化规律。⑸对隧洞二次衬砌进行结构优化。二衬应力和弯矩随厚度的变化趋势同一衬相同,符合二次多项式函数的变化规律;在一、二衬应力弯矩分配比中,二衬承担的轴力、剪力和弯矩占一、二衬承担荷载总量比例随二衬厚度的减小而下降。