模拟研究围岩级别对小净距隧道围岩稳定性的影响，模拟时隧道埋深取为120m、净距为0.8B、开挖断面为设计形、无支护。考虑的围岩级别有Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级三种，通过对开挖后的围岩应力场和位移场分析比较，研究围岩条件和稳定性之间的关系。
图4.4 三种开挖断面当量应力分布
（1）洞周位移
三种围岩条件下，隧道开挖后洞周各点水平位移和竖向位移为图4.6，图中横坐标为左洞洞周特征点编号，见图4.2。据图4.6知，相同的埋深、净距和开挖洞形条件下，三种围岩级别的洞周各点位移总体水平差异非常大，这说明围岩质量是隧道围岩稳定性的决定性因素，这也是在岩石工程中注重岩体质量评价及围岩分类分级的原因。从隧道洞周各特征点位移看，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级的拱顶最大水平位移分别为0.26mm、4.35mm和8.84mm，Ⅴ级的是Ⅲ的34倍；Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级条件下拱脚最大竖向位移分别为4.96mm、16.51mm和19.60mm，Ⅴ级的是Ⅲ的4倍。
（2）围岩应力分析
图4.7为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级围岩的当量应力分布云图。由图4.7知三种围岩条件下的应力分布差异较大，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级围岩的最大当量应力分别为8.09MPa、3.91MPa和2.82MPa，且每种围岩中大于各自最大应力30%的区域面积比较，Ⅲ级围岩最小、Ⅳ级围岩次之，Ⅴ级围岩面积最大。上述应力分布规律说明，围岩条件好的隧道在开挖引起的围岩应力重分布过程中，由于其围岩强度较高，在应力较集中的部位围岩尚处于弹性阶段，无需将应力转移至其他部位；而围岩条件差的隧道开后，应力较集中的部位应力超过了弹性范围，进入了屈服阶段并产生塑性区，该部位岩体应力转移到临近区域，临近趋于应力升高，又可能导致临近区域也进入塑性区，致使围岩处于不利的受力状态。实际上上述描述的隧道开挖引起的围岩应力重分布过程，也可以较好地解释围岩条件好的隧道开挖后的洞周位移远小于围岩条件差的原因。
图4.5 开挖断面围岩塑性区
（3）围岩塑性区
在本计算条件下，Ⅲ级围岩的应力状态处于弹性状态，隧道开挖后围岩可实现自稳，在洞周没有塑性区。而Ⅳ和Ⅴ级围岩小净距隧道开挖后，洞周围岩塑性区面积较大（图4.8）。无论是Ⅳ还是Ⅴ级围岩，在没有支护的情况下，开挖断面为设计形的小净距隧道开挖后，中岩柱塑性区均未连通。从Ⅳ和Ⅴ级围岩塑性区分布情况看，围岩稳定性均较差，处于失稳状态，尤其是Ⅴ级围岩开挖断面四周所有围岩均进入塑性状态，且塑性区深度较深，反映在工程实际是洞周围岩从360°方向向洞中坍塌、滑移及隆起。Ⅳ级围岩除拱顶和拱底部分区域外，洞周其他部位围岩均处于塑性状态且塑性区较深，隧道稳定性也较差，在该工况下应从支护角度来改善围岩应力状态和稳定性。
图4.6 洞周特征点位移