实验概况：掌握施工中隧道结构受力变形特征是隧道结构设计与施工的基础,然而隧道作为地下隐蔽工程，实验很难直观展现出围岩压力下隧道结构的受力变形特征，加上隧道施工面临着多样的围岩地质条件，无论是进行现场试验还是缩尺模型试验都非常复杂。本项目一方面基于内加载液压系统的模型实验，调节外加载系统，通过设置不同的水平压力与竖向压力比值，模拟不同围岩条件下不同断面的隧道开挖，直观展示施工中隧道结构受力变形特征并以视频记录；另一方面，借助ANSYS或其它通用软件及有限元软件的命令流，模拟不同围岩条件、不同断面形状下从开挖到支护的受力变形变化规律，再依靠数字可视化后处理软件演示虚拟仿真结果，让学生通过简单的用户界面在虚拟实验过程中自主控制围岩压力、隧道断面形状等参数来观察实验结果。结合模型实验和数值实验实现隧道结构受力变形特征实时、直观呈现。

实验目标：通过开展学习隧道结构受力变形特征模型实验和有限元模拟实验，加深学生对不同性质围岩、断面形状下围岩与隧道支护结构相互作用的认识，通过了解隧道结构受力变形特征来加深对隧道设计施工理念及技术的理解，激发学生对专业研究的兴趣。

实验功能：首先通过隧道开挖模型实验演示不同围岩性质、不同断面对隧道结构及围岩的影响，再指导学生结合简单界面选择相关控制参数，模拟不同围岩条件、不同开挖断面下隧道结构受力变形特征。加强学生对围岩与隧道结构的相互作用及不同围岩压力下隧道结构的受力变形特征的理解。

教学效果：结合模型实验和有限元模拟实验，直观呈现不同围岩条件、不同开挖断面下隧道结构受力变形状态，增强学生对围岩与隧道结构相互作用的认识，加深对隧道设计施工理念及技术的理解。

图33基于内加载液压系统的模型实验

图34 有限元模拟实验下衬砌变形及衬砌弯矩效果图