隧道圍巖卸荷力學(xué)效應(yīng)及變形機(jī)理研究.pdf

1、近年來對地下空間的利用越來越廣泛，大量的城市地鐵、公路隧道和水利水電工程在修建過程中，都暴露出巖體在開挖過程中的卸載松弛和變形控制困難的問題。為了解決這一難題首先需要探索解決巖體的開挖卸荷效應(yīng)，因此巖體的卸荷力學(xué)效應(yīng)及變形機(jī)理研究成為目前巖石力學(xué)研究與工程應(yīng)用的熱點領(lǐng)域。
　　本文以圓形隧道為例，針對隧道圍巖的卸荷力學(xué)效應(yīng)和變形機(jī)理進(jìn)行研究。利用彈性動力學(xué)理論建立隧道圍巖的卸荷力學(xué)效應(yīng)模型，基于拉普拉斯變換和留數(shù)定理對卸荷力學(xué)效應(yīng)

2、模型進(jìn)行求解，得出隧道圍巖卸荷后圍巖的應(yīng)力和位移的解析表達(dá)式。
　　以錦屏Ⅱ級水電站3號隧道為實例，運用隧道圍巖的卸荷力學(xué)效應(yīng)模型進(jìn)行計算分析，得出圓形隧道在開挖卸荷時隧道圍巖的卸荷力學(xué)效應(yīng)及變形機(jī)理。具體結(jié)果如下:
　　①通過模型求解出圍巖卸荷后的應(yīng)力，再基于格里菲斯強(qiáng)度準(zhǔn)則，計算出隧道圍巖卸荷引起的圍巖的損傷范圍，并以此來證明模型的正確性。
　?、谒淼绹鷰r的卸荷時間以隧道爆破開挖時的爆破時間來確定，通過模型計算出隧

3、道洞壁的最大位移量為11.448mm，這與實際工程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)(一般不超過10mm)相近;
　?、蹖嵗M(jìn)行靜態(tài)卸荷和動態(tài)卸荷對比分析，通過計算得出動態(tài)卸荷模型的結(jié)果與實際工程更為相符;
　?、芡ㄟ^對圓形隧道圍巖的卸荷力學(xué)效應(yīng)研究得出以下結(jié)論:1）隧道圍巖不同徑向深度處質(zhì)點應(yīng)力狀態(tài)對圍巖卸荷的響應(yīng)程度不同;2）卸荷速率的快慢對徑向應(yīng)力的影響較大，而對切向應(yīng)力的影響相對較小;當(dāng)卸荷速率越快時，初始地應(yīng)力卸荷對圍巖的損傷范圍有擴(kuò)