基于巖體應(yīng)變軟化的隧道圍巖穩(wěn)定性分析.pdf

1、我國是一個多山的國家，隨著公路建設(shè)逐漸走進(jìn)山區(qū)，山區(qū)公路隧道開始出現(xiàn)并逐漸向著更長、更大的方向發(fā)展，在隧道設(shè)計與施工過程中正確判斷隧道圍巖的穩(wěn)定性極其關(guān)鍵。對于巖石介質(zhì)尤其是軟巖或高地應(yīng)力作用下的硬巖，大部分都具有應(yīng)變軟化和塑性擴(kuò)容的特性。目前對巖體應(yīng)變軟化模型理論和數(shù)值模擬國內(nèi)外的研究越來越多，但是關(guān)于隧道圍巖應(yīng)變軟化的研究還很欠缺。本文以甘肅省木寨嶺隧道為工程依托，以隧道力學(xué)及應(yīng)變軟化理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用Flac3D建立數(shù)值模型進(jìn)行模擬

2、，并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，對基于應(yīng)變軟化的隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行研究，具體研究內(nèi)容及成果如下:
　?、賾?yīng)用摩爾-庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則，將軸向塑性剪應(yīng)變ε1p視為應(yīng)變軟化參數(shù)，并將其表達(dá)成粘聚力c和內(nèi)摩擦角ψ的函數(shù)，換算成關(guān)于軸向主應(yīng)變的函數(shù)，以此得到應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系及巖石峰后的變形模量的表達(dá)式。將獲得的巖石峰后曲線與Z.Fang及J.P.Harrison的的實驗所得數(shù)據(jù)對比，兩者表現(xiàn)較好的擬合度。
　?、诮Y(jié)合算例并通過正交模

3、擬實驗討論了峰后變形階段不同的軟化參數(shù)即粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ、剪脹角ψ的軟化對巖體峰后應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響，得知粘聚力劣化是影響隧道圍巖穩(wěn)定性最重要的因素;內(nèi)摩擦角劣化的影響次之;剪脹角劣化的影響最小。提高破裂圍巖殘余強(qiáng)度可以有效控制隧道變形與破壞。
　?、劢Y(jié)合甘肅省木寨嶺隧道工程實例，采用Flac3D軟件將本文討論的應(yīng)變軟化模型與Mohr-Coulomb模型運(yùn)用到隧道的開挖模擬中，模擬計算結(jié)果表明:應(yīng)變軟化模型的塑性區(qū)面積較大，