考虑σ2及围岩—支护结构相互作用的隧道力学模型

摘要：

目前的隧道力学模型未能同时考虑中间主应力σ2及围岩—支护结构相互作用对围岩塑性区等隧道力学特性的影响.为此,首先采用岩石统一强度理论替代目前常用的Mohr-Coulomb(M-C)强度准则以考虑σ2对隧道围岩塑性区的影响.其次,针对Kastner方法未能很好地考虑支护前隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的不足,在其基础上,结合圆形隧道实际施工特点,提出了能够同时考虑σ2、隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的圆形隧道力学模型.最后,通过算例研究了 σ2、隧道围岩初始弹性位移、原始地应力、支护结构刚度和岩石内摩擦角等对围岩塑性区、隧道洞壁位移和支护力的影响规律.研究结果表明:σ2的影响不可忽略;一定的隧道围岩初始弹性位移可以减少支护应力,但会导致围岩塑性区和隧道洞壁位移的增加;支护结构刚度的增加可以有效减小围岩塑性区及隧道洞壁位移,但会增加支护结构应力;初始地应力的增加将增大围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力;随着岩石内摩擦角的增加,围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力均减小.最后,通过工程实例对模型的合理性进行了验证.

关键词：圆形隧道;统一强度理论;围岩—支护结构相互作用;隧道围岩初始弹性位移;支护结构刚度

分类号：TD313(矿山压力与支护)

资助基金：国家重点研发计划项目编号:2019YFC1509701

在线出版日期：2021-08-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：98-107