摘要：在统一强度理论和弹脆塑性模型的基础上，考虑塑性区围岩弹性模量的变化、中间主应力效应、围岩应变软化和剪胀等影响，推导了深埋圆形岩石隧道塑性位移新解。文中的隧道位移新解具有广泛的理论意义，可根据具体工程实际情况，进行多种合理选择。经工程算例分析可知，由塑性区半径相关的弹性模量计算得到的位移处于上、下限之间，反映了隧道开挖卸荷扰动影响的距离变化，更符合隧道变形真实情况，并得出统一强度理论参数和剪胀特性参数对塑性区位移的影响规律。研究结果表明：隧道塑性区位移受中间主应力、围岩剪胀特性和塑性区弹性模量的影响显著，三者相互影响，共同作用。
1 引 言
隧道开挖卸荷，对围岩扰动产生应力集中，使部分围岩进入塑性状态，围岩抗剪强度参数和弹性模量均发生变化，且塑性区围岩具有明显的剪胀特性[1]。当前对隧道位移的弹塑性分析，多是针对理想弹塑性模型，采用Mohr-Coulomb(M-C)或HoekBrown(H-B)屈服准则[2-5]，没有考虑塑性区围岩材料性质的变化和中间主应力的影响，与隧道实际变形情况存在较大差异。实际上，处于塑性区的围岩除黏聚力和内摩擦角降低外，弹性模量也发生了质的变化，其值较弹性区围岩的弹性模量小，且不再是常数，而是与距隧道中心的距离或塑性区的小主应力有关[6-8]。现有隧道位移解答多是没有区分围岩塑性区和弹性区的弹性模量的不同[2-4]，或将其设为比弹性区弹性模量小的常数[5]，这些方法均不符合隧道受扰变形的机制。统一强度理论合理地考虑了中间主应力效应[9]，且数学表达简洁、易于得到显示解析解，已广泛地应用于工程中[10-14]。本文基于统一强度理论和弹脆塑性模型，合理考虑塑性区围岩弹性模量的变化、中间主应力效应、围岩应变软化和剪胀等影响，建立深埋圆形岩石隧道弹塑性位移新解，着重分析塑性区弹性模量的变化、中间主应力和剪胀特性对隧道位移的影响特性。
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