问题描述：
在PLAXIS 3D中，可以利用隧道设计器快速完成三维隧道的建模，包括了隧道断面形状设计、隧道衬砌与荷载设计、隧道线路设计以及隧道施工顺序设计四个部分。本文首先对隧道断面形状设计部分进行说明。
解答：
三维隧道设计器窗口中包含了四个页面，分别对应上述四个方面的隧道模型设计。在隧道断面设计页面中，又包含了三个子页面，分别为一般、分段、子分段。
1. 一般设置页面
该页面中主要确定两方面的内容：一是隧道断面的形状，包括形状类型（圆形或者任意形状），全断面或者对称半断面；二是隧道在模型中的位置，包括断面起始分段起点与隧道插入点之间的位置关系，以及断面所在平面。
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断面形状类型中，圆形断面比较简单，常见的有盾构隧道、水工隧洞等，而诸如NATM隧道等，其断面一般由直线段与弧线段自由组合而成，即此处的任意形状选项。
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在整个分析模型边界范围内，根据隧道所处的位置及所分析问题的关注点，可以对完整断面的隧道进行建模，也可以利用对称性创建一半断面（左半断面或者右半断面）。
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起始分段（指组成隧道断面的第一个分段）起点与断面插入点（隧道模型在整个分析模型中的插入点位置）之间的位置关系，后者在隧道设计器中以局部坐标表示，如图1所示。
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断面所在平面，即指定该隧道断面局部坐标轴与全部坐标轴的对应关系，决定了隧道断面在三维空间中的位置。
图1 隧道断面设计的一般设置页面
2. 线段（分段）设置页面
该页面中定义组成隧道断面的各个分段的参数。任意一个隧道断面（包括圆形）均是直线段与圆弧段的任意组合，直线段的参数为线段长度，圆弧段的参数为半径与圆心角（见图2）。两个分段之间的连接角度用相对起始角来表达，如图3所示，注意起始分段的相对起始角指其切线与局部1轴的相对角度。
图2 圆弧段的参数 图3 各分段之间的连接角度
使用页面竖向工具栏中的添加、插入和删除按钮，可以按照一定顺序创建新的分段，或者对已经创建的分段进行顺序调整。同时，通过页面左侧的对象浏览器可对任意一个创建的分段进行参数编辑和修改。由多个分段组成的隧道断面如图4所示。
图4 创建隧道断面的各个分段
为了确保所创建的具有对称性的半断面的最后一个分段精确地与其对称轴相交，该页面的竖向工具栏中提供了延伸至对称轴按钮。使用该按钮软件可以自动创建半断面的最后一个分段，并且与断面对称轴精确相交，见图4所示。此外，如果需要创建具有对称性的全断面模型，在利用上述工具创建了准确相交于对称轴的半断面之后，再使用对称闭合按钮便可由软件自动将既有的一半断面镜像创建出另一半断面，从而完成整个隧道断面（闭合断面）的建模，如图5所示。
图5 通过镜像完成对称闭合断面的创建
除了按照上述在隧道设计器当中依次创建隧道断面的各个分段之外，也可以在该页面中通过导入按钮将已经在AutoCAD中创建完成的隧道断面直接导入隧道设计器中，支持AutoCAD创建的*.dwg和*.dxf格式文件。注意，导入文件中只有直线段和圆弧段（一般可以是多段线创建）为有效导入对象。
3. 子阶段（子分段）页面
该页面内可以创建除隧道断面外部轮廓之外的隧道内部分割线，诸如大断面隧道分部开挖（台阶开挖法，环形开挖法，中隔壁法，双侧导洞法等）时，需要将整个隧道断面分割成若干部分。为了与之前所创建的隧道断面轮廓线进行区别，将此处创建的各个分段称为子分段。这些内部分割线的创建方法与隧道断面外轮廓各分段的创建方法相同，如图6所示。
图6 隧道内部分割线的创建
上述子分段的创建，可以综合运用添加、插入和删除按钮，以及对象浏览器编辑和修改功能。为了使内部分割线与隧道外轮廓准确相交，可以首先创建超出隧道外轮廓的分割线，然后使用竖向工具栏中的交叉运算按钮，剪切并删除多余部分即可。
如果需要用实体单元模拟隧道衬砌，则可在该页面的竖向工具栏中使用创建厚衬砌按钮，通过输入衬砌厚度，软件便可自动创建具有该厚度的实体单元衬砌，如图7所示。
图7 创建具有一定厚度的实体单元隧道衬砌
注意，此时创建的实体单元衬砌具有均匀的厚度，如果需要考虑隧道衬砌的厚度变化，则应使用手动创建子分段的方法完成变厚度衬砌的建模，或者也可以使用前述导入的方法，将隧道外轮廓及内部分割线、实体衬砌等一次性导入来完成。