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JISUANJIKEXUEYUJISHU2024年第8期/数字技术与应用

计算机科学与技术JISUANJIKEXUEYUJISHU

隧道全自动结构计算软件中“护盾式TBM与盾构隧道”

计算模块的研发与工程应用

■丁尧林国进田志宇赖孝辉

随着我国基础建设的高速发展，隧道工程大规计算人员花费较长时间才能完成，而若要实现不同工

模增长，特别是以隧道掘进机（TBM）为代表的新型况的对比研究，则更加需要成倍的时间和精力，这严

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隧道掘进技术大量应用，其隧道结构的新型式、新问重制约了数值计算在工程实践中的大规模应用。因此，

题开始不断涌现，计算分析的重要性逐渐凸显。传统隧道界迫切需要一款简单易用的计算软件，使每个隧

结构计算软件操作复杂，计算效率低，需专业结构计道从业人员都能轻松地使用该软件得到正确的结果，

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算人员花费较长时间才能完成，因此，基于多年经验并用这些计算成果指导隧道设计与施工。

积累，工程技术人员开发了隧道全自动结构计算软件在长期的工程实践中，四川省公路规划勘察设计

(TAC)，极大地简化了隧道结构计算的操作性，提高研究院有限公司的技术人员经过不断地开发和改进，

了效率。经过多家甲级设计院数百座隧道实际验证，开发了公路隧道全自动结构计算软件。该软件实现了

该应用方法方便快捷，计算结果可靠。基于此，本文参数化输入，自动完成建模、划分网格、计算以及后

针对近期TBM隧道的设计应用需求，研发了“护盾式处理等工作，直接输出安全系数、裂缝宽度、轴力、

TBM与盾构隧道”计算模块，提高了TBM盾构衬砌的弯矩等结果，整个过程仅需几分钟，极大地提高了隧

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结构分析能力。道结构计算的效率。目前，该软件已发展到V3.0版

本，实现了在公司局域网中云端布置、云端计算，极

近年来，随着我国公路建设的高速发展，特别是大地简化了软件的安装部署，降低了客户端硬件要求，

以TBM为代表的新型隧道掘进技术大量应用于隧道工进一步提高了软件的便利性。

程实践，隧道结构的新型式、新问题不断涌现，传统一、软件的模块化设计

的经验类比法已难以满足隧道设计的需要，其计算分软件规划为单洞隧道、小净距隧道、连拱隧道、

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析的重要性逐渐开始凸显。结构计算分析一般采用棚洞、城市下穿隧道、竖井、护盾式TBM与盾构隧道

数值模拟计算法，常用软件为ANSYS、FLAC、MIDAS七大模块，各模块又根据计算功能划分若干子模块。

等，但上述软件操作复杂，计算效率低，需专业结构TAC的模块结构如表1所示。

表1TAC的模块结构

模块一级子模块二级子模块三级子模块

（1）路堑式明洞

（2）分离式单压明洞

单心圆或三心圆（3）整体