›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (S2): 615-620.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

深隧道围岩稳定性的数值模拟与模型试验研究

陈 浩1,任伟中1,李 丹2,夏彬伟3   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071; 2. 武汉科技大学 城市学院,武汉 430065;3.重庆大学 西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆 400030
  • 收稿日期:2010-12-16 出版日期:2011-08-10 发布日期:2011-08-26
  • 作者简介:陈浩,男,1981年生,博士,助理研究员。主要从事边坡和地下洞室方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助(No. 40772186,No. 51008298);岩土力学与工程国家重点实验室重点项目(No. SKLZ08064);国家科技支撑计划(No. 2009BAK53B03)

Numerical simulation and model test study of stability of surrounding rock for deep tunnel

CHEN Hao1, REN Wei-zhong1, LI Dan2, XIA Bin-wei3   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics,Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. College of Urban Construction, Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430065, China; 3. China Education Ministry’s Key Lab. for Exploitation of Southwest Resources and Environmental Disaster Control Engineering, Chongqing University, Chongqing 400030, China
  • Received:2010-12-16 Online:2011-08-10 Published:2011-08-26

摘要: 在大型真三轴模型试验机上进行隧道的超载试验,试验过程中采用内窥摄影实时监测试件的破坏演化全过程,确定了高应力条件下隧道的变形特征和裂纹演化特征;采用应变测量技术对隧道关键部位的应变值进行了测量,据此分析了围岩体的应力变化规律。针对相似材料的力学特性,建立了应变软化模型,采用与模型试验相同的边界条件进行了数值模拟分析,对围岩体的塑性应变变化过程和应力场进行了研究。结果表明,两种手段反映的破坏演化过程是基本吻合的,所反映的围岩体应力变化规律也是一致的。

关键词: 深隧道, 物理模型试验, 超载, 数值模拟, 破坏过程

Abstract: The physical model test of a tunnel is made on the triaxial model-test machine. The whole failure process is observed by applying full inner-spy photograph technology; with it the deformation and crack extension of key parts are studied. By using the strain measure technology, the strains of key parts of the surrounding rock are measured; according to this, the variability of the stresses of surrounding rock is studied. The measured values of the main physical and mechanical indices of the model material are closed to the theoretical values. Based on the mechanical property of the model material, the Mohr-Coulomb criterion with tension cut-off strain-softening model is established. The numerical simulation are worked with the same boundary condition as the model test; according to this, the plastic zone and the stress field of the surrounding rock are studied. We compare the failure process and the variation of stress of the surrounding rock of the model test with the numerical simulation and draw the conclusion that the two processes coincide with each other.

Key words: deep tunnel, physical model test, overload, numerical simulation, failure process

中图分类号: 

  • U 451.1+2
[1] 李翻翻, 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 132-140.
[2] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[3] 郭院成, 李明宇, 张艳伟, . 预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 253-258.
[4] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[5] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[6] 金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[7] 韩征, 粟滨, 李艳鸽, 王伟, 王卫东, 黄健陵, 陈光齐, . 基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 477-485.
[8] 吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
[9] 王东坡, 陈政, 何思明, 陈克坚, 刘发明, 李明清, . 泥石流冲击桥墩动力相互作用物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3363-3372.
[10] 吴凤元, 樊赟赟, 陈剑平, 李军, . 基于不同侵蚀模型的高速崩滑碎屑 流动力过程模拟分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3236-3246.
[11] 孙峰, 薛世峰, 逄铭玉, 唐梅荣, 张翔, 李川, . 基于连续损伤的水平井射孔-近井筒三维破裂模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3255-3261.
[12] 穆锐, 浦少云, 黄质宏, 李永辉, 郑培鑫, 刘 旸, 刘 泽, 郑红超, . 土岩组合岩体中抗拔桩极限承载力的确定[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2825-2837.
[13] 黄大维, 周顺华, 冯青松, 罗锟, 雷晓燕, 许有俊, . 地表均布超载作用下盾构隧道上覆土层 竖向土压力转移分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2213-2220.
[14] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[15] 张 聪, 梁经纬, 阳军生, 曹 磊, 谢亦朋, 张贵金, . 堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1507-1514.
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[1] 孙 勇. 滑坡面下双排抗滑结构的计算方法研究[J]. , 2009, 30(10): 2971 -2977 .
[2] 李鸿博,郭小红. 公路连拱隧道土压力荷载的计算方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3429 -3434 .
[3] 瞿万波,刘新荣,傅晏,秦晓英. 洞桩法大断面群洞交叉隧道初衬数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2799 -2804 .
[4] 王川婴,胡培良,孙卫春. 基于钻孔摄像技术的岩体完整性评价方法[J]. , 2010, 31(4): 1326 -1330 .
[5] 李华明,蒋关鲁,刘先峰. CFG桩加固饱和粉土地基的动力特性试验研究[J]. , 2010, 31(5): 1550 -1554 .
[6] 谈云志,孔令伟,郭爱国,万 智. 压实红黏土水分传输的毛细效应与数值模拟[J]. , 2010, 31(7): 2289 -2294 .
[7] 王生新,陆勇翔,尹亚雄,郭定一. 碎石土湿陷性试验研究[J]. , 2010, 31(8): 2373 -2377 .
[8] 徐志军,郑俊杰,张 军,马 强. 聚类分析和因子分析在黄土湿陷性评价中的应用[J]. , 2010, 31(S2): 407 -411 .
[9] 魏新江,郭志威,魏 纲,张世民. 考虑渗流影响的盾构出洞灾害机制研究[J]. , 2011, 32(1): 106 -110 .
[10] 史旦达,周 健,贾敏才,杨永香. 考虑蠕变性状的港区软土地基参数反演和长期沉降预测[J]. , 2009, 30(3): 746 -750 .