在我國的巖土工程領域，地下暗挖結(jié)構設計通常采用的計算方法可歸納為以下四種：經(jīng)驗類比法（或工程類比法）、地層-結(jié)構模型（或連續(xù)介質(zhì)模型）、約束-收斂模型與荷載-結(jié)構模型。四種模型各有適用條件及優(yōu)缺點。

      由于地下結(jié)構受到多種因素的影響，按理論計算的結(jié)果常與工程實際有較大的差別，即使受力分析采用了比較嚴密的理論，計算結(jié)果也需要用經(jīng)驗類比法進行補充和判斷，可以認為隧道設計是一種基于經(jīng)驗的技術，故“經(jīng)驗類比法”仍占有重要的地位。在暗挖結(jié)構設計中，初期支護設計主要采用經(jīng)驗類比法。

      又稱連續(xù)介質(zhì)模型，是將地層和結(jié)構視為共同受力的統(tǒng)一體，可以分別計算襯砌和地層的內(nèi)力，從而驗算地層的穩(wěn)定性和進行結(jié)構設計。通常有數(shù)值解法和解析解法兩類。從理論上講，此種模型最為合理，但由于實際問題的復雜性，只有小部分問題取得了解析解，而大部分問題只能依賴數(shù)值解。數(shù)值解使用最多的是有限元。有限元本身嚴密精確，但由于巖土本構關系復雜、巖土計算參數(shù)取值的不精確性以及其結(jié)果難以驗證，使有限元計算結(jié)果不能在工程中得到直接應用，只能作為設計的定性參考。在較重要的工程中，常采用地層-結(jié)構模型定性分析結(jié)構的安全性、施工方法的可行性和地面沉降。

       以收斂量測數(shù)據(jù)為依據(jù)的反分析法，其結(jié)果的可靠程度完全依賴于測試數(shù)據(jù)的可靠程度。因此，收斂基準點的設置、高精度量測工具和量測技術的采用都是非常重要的。此法的原理還不完善，存在許多問題也難以解決（如地層和襯砌的響應曲線無法正確確定），使得該方法只能停留在定性的描述階段，實際設計中很少采用。

       是地下工程設計中使用最多的一種方法，我國現(xiàn)行《地鐵設計規(guī)范》、《鐵路隧道設計規(guī)范》也均推薦采用。采用這種計算模型，具有明確的受力概念及安全系數(shù)評估方法。在地下工程設計中，除確有可借鑒的工程經(jīng)驗進行類比，一般都要進行受力分析。暗挖結(jié)構中，大多采用荷載-結(jié)構模式分析二次襯砌，有時也用于分析初期支護。

       本文拋磚引玉，通過某暗挖地下聯(lián)絡通道對比分析荷載結(jié)構模型與地層結(jié)構模型計算的異同。

荷載結(jié)構計算模型

計算結(jié)果：

地層結(jié)構計算模型

       計算步驟按照隧道施工順序進行。首先計算原始地應力，巖土體的開挖是在前一計算步驟所得地應力分布的基礎上進行的，根據(jù)結(jié)構整體剛度的改變，按實際開挖方法（CRD法）施加地層釋放荷載。計算結(jié)果：

      隧道開挖引起塑性區(qū)分布和發(fā)展，在右側(cè)下導洞開挖過程中，右側(cè)上導洞頂部出現(xiàn)了所有工況下最大的塑形變形，變形隨著遠離右上導洞而顯著減小，應力和位移場也在該區(qū)域變化幅度最大。

通過對比荷載結(jié)構模型計算與地層結(jié)構模型計算結(jié)果來看，荷載結(jié)構模型計算中盡管也可以算出各個位置的內(nèi)力與變形情況，但未考慮開挖工況的影響，而地層結(jié)構模型充分考慮了襯砌結(jié)構與土體相互作用過程，更加真實地模擬了地下結(jié)構以及周圍地層在施工開挖工況下的結(jié)構內(nèi)力及周圍地層的變形，至于是否更加符合工程實際，有待于分析比對現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果。此次數(shù)值模擬只考慮CRD法開挖的施工工法，而不同的施工工法以及相同工法中不同的施工順序，或者采用不用的支護結(jié)構形式都會對隧道結(jié)構產(chǎn)生不同的影響。對暗挖施工全過程定性分析，通過不同選型的計算結(jié)果來優(yōu)化方案進行比選也會有一定的參考價值。