›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (1): 84-90.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

高应力深部洞室模型试验分区破裂现象机制的初步研究

陈旭光,张强勇   

  1. 山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061
  • 收稿日期:2009-11-09 出版日期:2011-01-10 发布日期:2011-01-19
  • 作者简介:陈旭光,男,1984年生,博士研究生,主要从事高地应力深部巷道实验研究与数值模拟。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 40772173);国家重点基础研究发展计划项目(No. 2009CB724607);山东省自然科学基金项目(No. Y2007F52)。

Mechanism analysis of phenomenon of zonal disintegration in deep tunnel model test under high geostress

CHEN Xu-guang,ZHANG Qiang-yong   

  1. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University, Ji’nan 250061, China
  • Received:2009-11-09 Online:2011-01-10 Published:2011-01-19

摘要:

以经典的芬纳公式为手段,以观察到分区破裂现象的模型试验为背景,通过对简化后的圆形巷道围岩应变场和能量场的分析,发现极限平衡区边界存在径向应变的不连续性和弹性变形能的聚集性。认为与开挖洞室呈同心圆的环状断裂的形成,是极限平衡区在边界上由于应变场的不协调而导致的与弹性区的断裂分离。而分区破裂的产生,则是这种断裂分离形成后极限平衡区向深处发展的结果。解释了分区破裂产生时洞周围岩应变和位移随距离洞室增加呈波浪形变化的非单调性规律,给出了分区破裂形成后各破裂区半径的表达式,关系式表明各破裂区之间存在等比关系,比值与地应力状态及围岩力学参数有关。将分区破裂模型试验的参数代入该式,可得,n =1.1左右,与实验完成后剖开模型的各破裂区分布特征基本相符。

关键词: 分区破裂, 机理分析, 径向应变不连续, 变形能聚集

Abstract:

At the background of zonal disintegration was found in the model test, the strain field of the circular tunnel was studied by using the classical Fenner formula. The discontinuity of the radial strain and the concentration of elastic deformation energy were found at the ultimate balance boundary. The formation of the circular crack which is concentric to the opening is the rupture and separation between the ultimate balance zone and the elastic zone caused by the discontinuity of the strain field. Zonal disintegration is the result of ultimate balance zone expanding to deeper rock mass after the separation. The analysis results explain the non-monotonic under changing laws of the strain and displacement in surrounding rock mass with the distance to the cavity increasing; and the formula of radius of the fractured zones was got and it showed that there exist the equal ratio relations between the radiuses. The value of it was corresponding to the geostress state and the parameter of the surrounding rocks. Taking the parameters in the model test into the formula, it obtained that n =1.1. It matches well with the shape character of the fractured zones in the disassembled model after test.

Key words: zonal disintegration, mechanism analysis, discontinuity of radical strain, concentration of deformation energy

中图分类号: 

  • U 451
[1] 和法国, 吕燃, 粟华忠, 周瑾, 张景科, 王南, . SH材料加固夯筑遗址土耐久性试验及机理研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 297-307.
[2] 高 强,张强勇,张绪涛,向 文,. 深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析[J]. , 2018, 39(9): 3181-3194.
[3] 陈昊祥,戚承志,李凯锐,徐 琛,刘天添,. 深部巷道围岩分区破裂的非线性连续相变模型研究[J]. , 2017, 38(4): 1032-1040.
[4] 鲁建荣. 基于厚壁筒三维解析模型的深部洞室围岩分区破裂化机制研究[J]. , 2014, 35(9): 2673-2684.
[5] 张绪涛 ,张强勇 ,向 文 ,高 强 ,袁圣渤 ,王 超,. 深部层状节理岩体分区破裂模型试验研究[J]. , 2014, 35(8): 2247-2254.
[6] 王汉鹏 ,李术才 ,薛俊华 ,李建明 ,张庆贺 ,马芹永,. 深部岩巷分区破裂围岩稳定性控制方法及应用[J]. , 2014, 35(7): 1957-1964.
[7] 陈旭光 ,张强勇 ,李术才 ,梅 宇 , . 基于扩展有限元的深部岩体分区破裂化现象初步数值模拟[J]. , 2013, 34(11): 3291-3298.
[8] 王学滨,伍小林,潘一山,张春野. 基于颗粒-界面-基体模型圆形巷道围岩中应力与应变演变分析[J]. , 2012, 33(S2): 314-320.
[9] 戚承志 ,钱七虎 ,王明洋 ,陈剑杰 . 深隧道围岩分区破裂的数学模拟[J]. , 2012, 33(11): 3439-3446.
[10] 陈建功 ,周陶陶 ,张永兴. 深部洞室围岩分区破裂化的冲击破坏机制研究[J]. , 2011, 32(9): 2629-2634.
[11] 左宇军 ,马春德 ,朱万成 ,李术才 ,宫凤强 ,陈春春. 动力扰动下深部开挖洞室围岩分层断裂破坏机制模型试验研究[J]. , 2011, 32(10): 2929-2936.
[12] 赵锡宏,龚 剑. 桩筏(箱)基础的荷载分担实测、计算值和机理分析[J]. , 2005, 26(3): 337-341.
[13] 唐红侠 ,周志芳 ,王文远,. 水劈裂过程中岩体渗透性规律及机理分析[J]. , 2004, 25(8): 1320-1322.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 李 晶,缪林昌,钟建驰,冯兆祥. EPS颗粒混合轻质土反复荷载下变形和阻尼特性[J]. , 2010, 31(6): 1769 -1775 .
[3] 梁健伟,房营光,谷任国. 极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析[J]. , 2010, 31(10): 3043 -3050 .
[4] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[5] 孔祥兴,夏才初,仇玉良,张丽英,龚建伍. 平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J]. , 2011, 32(2): 516 -524 .
[6] 谷拴成,苏培莉,王建文,王宏科. 烧变岩体特性及其注浆扩散行为研究[J]. , 2009, 30(S2): 60 -63 .
[7] 吉武军. 黄土隧道工程问题调查分析[J]. , 2009, 30(S2): 387 -390 .
[8] 陈力华 ,林 志 ,李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[9] 陈立文,孙德安. 不同应力路径下水土耦合超固结黏土分叉分析[J]. , 2011, 32(10): 2922 -2928 .
[10] 郑 刚 张立明 刁 钰. 开挖条件下坑底工程桩工作性状及沉降计算分析[J]. , 2011, 32(10): 3089 -3096 .