›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (8): 2441-2447.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于间断位移场的隧道围岩承载能力研究

李文培,王明洋,范鹏贤   

  1. 解放军理工大学 工程兵工程学院,南京210007
  • 收稿日期:2010-06-01 出版日期:2010-08-10 发布日期:2010-08-30
  • 作者简介:李文培,男,1985年生,博士,主要从事岩土工程和防护工程研究。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目(No. 2010CB732003);国家杰出青年科学基金资助项目(No. 50825403)。

Research on bearing capacity of tunnel surrounding rock based on discontinuous displacement field

LI Wen-pei, WANG Ming-yang, FAN Peng-xian   

  1. The Engineering Institute of Engineering Corps, PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China
  • Received:2010-06-01 Online:2010-08-10 Published:2010-08-30

摘要:

岩体是岩石块体和分割这些块体的边界的组合体。沿边界面(结构面)的局部剪切变形使得位移场产生间断,对岩体的力学性能产生巨大的影响。采用光滑函数组合来描述滑移面上的间断,得到反映岩体沿着边界局部剪切的数学模型。利用此局部剪切模型得出了应力–滑移关系具有强化阶段时圆形坑道围岩自身承载能力的解析表达式,研究了岩体滑移面对坑道围岩自身承载能力的影响。通过分析得到,自承能力在深部坑道围岩的稳定中发挥了重要作用,应力–滑移关系的强化段对围岩承载力有着很大的影响;围岩压力与坑道的埋深、坑道的尺寸以及围岩的物理力学性质等具有直接关系;围岩出现不稳定的动力现象(岩爆)与此岩体参数m关系极大,而岩体参数与接触面的软化程度、能量转移、耗散结构的几何尺寸以及弹性模量有关。

关键词: 承载能力, 间断位移场, 围岩压力, 滑移面

Abstract:

Rock mass is a combination of blocks and interfaces. Discontinuity of displacement field is caused by local shear deformation along interfaces, which has great influence on mechanical performances of rock mass. Discontinuity on slip plane is depicted with an assemblage of continuous functions, and mathematical model which is capable to consider local shear deformation along interfaces is obtained. Analytical solutions of surrounding rock bearing capacity of circle tunnel are deduced using the model when the stress-slip curve of rock has a strengthening phase. The influence of slip planes in rock on bearing capacity of surrounding rock is studied. It is concluded from analysis that the self-bearing capacity plays a great role in stabilization of deep tunnel surrounding rock, which is remarkably affected by strengthening phase of stress-slip curve. There are direct relations between surrounding rock pressure and depth or dimension of tunnel as well as physical or mechanical characteristics. The formation of unstable dynamical response is controlled by rock mass parameter m, which has relation with softening degree on interface, energy translation, geometry size of dissipation structure and elastic modulus.

Key words: bearing capacity, discontinuous displacement field, surrounding rock pressure, slip plane

中图分类号: 

  • TD 322
[1] 张宜虎, 邬爱清, 周火明, 王帅, 罗荣, 范雷. 悬索桥隧道锚承载能力和变形特征研究综述[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3576-3584.
[2] 孙明社,马 涛,申志军,吴 旭,王梦恕,. 复合式衬砌结构中衬砌分担围岩压力比例的研究[J]. , 2018, 39(S1): 437-445.
[3] 赖丰文,陈福全,万梁龙,. 考虑不完全土拱效应的浅层地基竖向应力计算[J]. , 2018, 39(7): 2546-2554.
[4] 胡卫东,曹文贵,袁青松,. 基于非线性破坏准则的临坡地基承载力上限分析[J]. , 2017, 38(6): 1639-1646.
[5] 李瑞林,周国庆,林 超,赵光思,陈国舟,. 考虑土拱效应的滑移面间非极限状态土压力解答[J]. , 2017, 38(11): 3145-3153.
[6] 张治国,徐晓洋,赵其华,. 水平地震力作用下浅埋偏压隧道围岩压力的简化理论分析[J]. , 2016, 37(S2): 16-24.
[7] 李国维,顾忠卫,贺冠军,张俊标,王 润,胡龙生,. 基于施工监测和三维模拟的临危边坡锚固方案研究[J]. , 2016, 37(5): 1408-1416.
[8] 胡卫东 ,曹文贵 ,袁青松,. 基于非对称双侧破坏模式的临坡地基承载力上限分析[J]. , 2016, 37(10): 2787-2794.
[9] 刘仰鹏,贺少辉,汪大海,李丹煜. 超大跨度深埋地下结构围岩压力计算研究[J]. , 2015, 36(S2): 118-124.
[10] 刘建磊 ,马 蒙 ,李林杰 ,柯在田 ,高 岩,. 基于实测动刚度的桥桩承载能力评估研究[J]. , 2015, 36(S2): 571-576.
[11] 李 忠 ,杨 俊 , . 基于MPGA的复杂应力状态边坡稳定性分析[J]. , 2015, 36(5): 1488-1495.
[12] 张俊儒 ,孙克国 ,卢 锋 ,郑宗溪 ,孙其清,. 不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征模型试验研究[J]. , 2015, 36(11): 3077-3084.
[13] 王志伟 ,乔春生 ,宋超业,. 上软下硬岩质地层浅埋大跨隧道松动压力计算[J]. , 2014, 35(8): 2342-2352.
[14] 刘成禹,何满潮,. 深埋隧道地质构造发育段围岩压力的特点[J]. , 2014, 35(4): 1101-1109.
[15] 边晓亚 ,郑俊杰 ,徐志军,. 考虑参数和模型不确定性的基桩正常使用极限状态可靠度分析[J]. , 2014, 35(11): 3317-3321.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 谭贤君,陈卫忠,杨建平,杨春和. 盐岩储气库温度-渗流-应力-损伤耦合模型研究[J]. , 2009, 30(12): 3633 -3641 .
[2] 魏 星,王 刚,余志灵. 交通荷载下软土地基长期沉降的有限元法[J]. , 2010, 31(6): 2011 -2015 .
[3] 温世亿,李静,苏霞,姚雄. 复杂应力条件下围岩破坏的细观特征研究[J]. , 2010, 31(8): 2399 -2406 .
[4] 毛 宁,张尧亮. 经验公式简便求法典型实例[J]. , 2010, 31(9): 2978 -2982 .
[5] 刘 杰,李建林,屈建军,陈 星,李剑武,骆世威. 基于卸荷岩体力学的大岗山坝肩边坡水平位移发育的多因素影响分析[J]. , 2010, 31(11): 3619 -3626 .
[6] 韩现民. 西格二线关角隧道浅埋砂层段施工技术及力学效应研究[J]. , 2010, 31(S2): 297 -302 .
[7] 蒋臻蔚,彭建兵,王启耀. 西安市地铁3号线不良地质问题及对策研究[J]. , 2010, 31(S2): 317 -321 .
[8] 刘用海,朱向荣,常林越. 基于Casagrande法数学分析确定先期固结压力[J]. , 2009, 30(1): 211 -214 .
[9] 李兴高,刘维宁. 挡土结构上水-土压力分算的进一步探讨[J]. , 2009, 30(2): 419 -424 .
[10] 祝 磊,洪宝宁. 粉状煤系土的物理力学特性[J]. , 2009, 30(5): 1317 -1322 .