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基于统一强度理论的深埋圆形岩石隧道收敛限制分析

原文作者:
  张常光,赵均海,张庆贺
发布时间:
  2014-08-15
来    源:
  长安大学建筑工程学院,同济大学地下建筑与工程
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摘 要:基于统一强度理论和非关联流动法则,考虑中间主应力、围岩软化、剪胀和塑性区较小弹性模量等综合影响,推导了深埋圆形岩石隧道围岩特征曲线解析新解。采用较合理的Vlachopoulos 公式确定隧道纵向位移释放系数,利用收敛限制法对比两种支护起始位置方法下支护压力的差异。研究结果表明:统一强度理论参数对围岩特征曲线和隧道纵向变形曲线的影响显著,考虑中间主应力效应可以更加充分发挥围岩的强度潜能,塑性区弹性模量和剪胀参数对围岩特征曲线的影响显著,不同支护起始位置方法确定的支护压力差异明显。
0 引 言
    收敛限制法是以弹塑性理论为基础,现场监测数据为依据,工程经验为参考的隧道设计方法,主要包括围岩特征曲线、隧道纵向变形曲线和支护特征曲线等3 部分,广泛应用于由新奥法施工的岩石隧道。当前由弹塑性分析建立的围岩特征曲线, 多采用Mohr–Coulomb 或Hoek–Brown 强度准则[1-4],没有综合考虑中间主应力2  、围岩软化、剪胀和塑性区较小
弹性模量等影响。隧道纵向变形曲线多采用三维数值拟合[5-7]或工程实测数据拟合[3]的公式,这在一定程度上符合由简化的三维结构模型和复杂的二维介质模型相结合,来解决工程实际问题的理念。统一强度理论已形成一个全新的强度理论新体系[8],可以十分灵活地适用于各种拉压特性不同的材料。本文首先基于统一强度理论和非关联流动法则,合理考虑中间主应力2  、围岩软化、剪胀和塑性区较小弹性模量等综合影响,推导了深埋圆形岩石隧道围岩特征曲线解析新解,然后采用较合理的Vlachopoulos 公式[7]求得隧道纵向位移释放系数,通过代表性硬岩对比两种支护起始位置方法的差异,进而探讨各因素对围岩特征曲线、隧道纵向变形曲线和支护压力的影响特性。
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