随着国民经济的迅猛发展,隧道工程越来越多且日益重要。隧道施工不可避免地会引起地表沉降,当地表沉降达到一定程度时,将影响地面建筑物的正常使用。因此,地表沉降的研究是非常必要的。隧道开挖时塑性区的确定,对确定隧道衬砌或支护方案是非常必要的。隧道施工的计算方法大致分为四类:解析法、经验公式法、模型试验法和数值法。随着计算机软硬件技术和计算技术的飞速发展,有限元法作为数值法的代表得到了广泛应用。应用有限元软件模拟隧道开挖逐渐成为普遍方法。本文采用COMSOL Mulitiphysics软件对隧道开挖进行了数值模拟,计算了隧道开挖的地表沉降,得到了对应的塑性区。论文简要介绍了课题的研究背景、研究意义、国内外的研究现状,介绍了本文的研究目标和内容。简要介绍了隧道开挖问题的本构关系和弹塑性边值问题的基本方程和边界条件。给出了采用COMSOL Multiphysics软件模拟隧道开挖的原理和过程。采用COMSOL Multiphysics软件模拟了自由土体、承载土体中圆形和城门洞形单孔隧道开挖的地表沉降和塑性区形状,模拟了自由土体、承载土体中圆形和城门洞形双孔隧道开挖的地表沉降和塑性区形状。给出了上述情况下的应力云图、地表沉降曲线和塑性区示意图。通过本文的工作,为控制地表沉降、保护地面建筑物和确定隧道衬砌或支护方案提供了重要的参考依据,对隧道开挖具有重要意义。