›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (4): 946-952.doi: 10.16285/j.rsm.2015.04.005

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于广义Hoek-Brown准则的隧道纵向变形曲线研究

吴顺川1,耿晓杰1,高永涛1,赵国军2,李 健1,严 琼1   

  1. 1. 北京科技大学 土木与环境工程学院,北京 100083;2. 中电建路桥集团有限公司,北京 100048
  • 收稿日期:2014-09-09 出版日期:2015-04-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 耿晓杰,男,1986年生,博士研究生,主要从事隧道工程方面的研究工作。E-mail: gengxjge@163.com E-mail:wushunchuan@ustb.edu.cn
  • 作者简介:吴顺川,男,1969年生,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土工程、采矿工程等方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:

    长江学者和创新团队发展计划资助项目(No. IRT0950);国家自然科学基金项目(No. 51074014)。

A study of the longitudinal deformation of tunnels based on the generalized Hoek-Brown failure criterion

WU Shun-chuan1,GENG Xiao-jie1,GAO Yong-tao1,ZHAO Guo-jun2,LI Jian1,YAN Qiong1   

  1. 1. School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. PowerChina Road Bridge Group Co., Ltd., Beijing 100048, China
  • Received:2014-09-09 Online:2015-04-11 Published:2018-06-13

摘要: 纵向变形曲线是隧道开挖面空间约束效应的直观反映,多数纵向变形曲线的研究并未考虑围岩质量和应力水平的影响。基于广义Hoek-Brown准则,采用有限差分法,提出了能够量化不同围岩质量及应力水平下开挖面空间效应差异的纵向变形曲线函数表达式,可以简便地得到不同地质条件下的隧道纵向变形曲线,通过误差分析及与已有研究成果对比,验证了该方法的合理性与普适性。研究结果表明:围岩基本质量指标值相同时,围岩纵向变形曲线随着埋深增加变得更加平缓,即围岩应力及位移的释放过程越缓慢,埋深相同时,随着围岩基本质量指标值的降低,围岩纵向变形曲线显示出同样的趋势,相对于开挖面前方,开挖面后方纵向变形曲线的这种特点更加明显;开挖面处纵向变形也是围岩质量与应力水平的函数,最大值不超过隧道径向变形最终值的30%。

关键词: 隧道工程, 纵向变形曲线, 广义Hoek-Brown屈服准则, 围岩质量

Abstract: The longitudinal deformation profile (LDP) can reflect the spatial effect of excavation face in tunneling. Most of the previous studies on LDP, however, ignore the influence of surrounding rock quality and stress level. Based on the Hoek-Brown failure criterion and the finite difference method, functions of LDP which can quantify the difference of spatial excavation effect are given. LDP with various surrounding rock qualities and stress levels can be calculated by using these functions. By means of an error analysis, and by comparing with other equations, the rationality and universality of the proposed method are shown. The results indicate that, when basic quality indices (BQ) of rock masses have the same value, LDP tends to become flatten as the tunnel depth increases, implying that the relaxation process of stress and displacement is slowing down. When tunnel depths are the same, LDP also tends to become flatten as the BQ decrease. These features of LDP behind the excavation face are even more salient compared to that at the front of the excavation surface. The longitudinal deformation at the excavation face depends also upon the surrounding rock quality and the stress level, and its maximum value is not more than 30% of the final longitudinal deformation.

Key words: tunneling engineering, longitudinal deformation profile, generalized Hoek-Brown failure criterion, surrounding rock quality

中图分类号: 

  • U 451
[1] 严健, 何川, 晏启祥, 许金华. 雀儿山隧道冰碛地层冻胀力原位测试及计算分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3593-3602.
[2] 于 正, 杨龙才, 张 勇, 赵 伟, . 考虑地层变异特征一致性的围岩变形不确定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1947-1956.
[3] 严 健, 何 川, 汪 波, 蒙 伟, . 高地温对隧道岩爆发生的影响性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1543-1550.
[4] 王剑锋, 李天斌, 马春驰, 张航, 韩瑀萱, 周雄华, 姜宇鹏, . 基于引力搜索法的隧道围岩微震定位研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4421-4428.
[5] 闫高明, 申玉生, 高 波, 郑 清, 范凯祥, 黄海峰. 穿越黏滑断层分段接头隧道模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4450-4458.
[6] 莫品强, 高新慰, 黄子丰, 马丹阳, . 下穿隧道开挖引起的挤土桩沉降控制分析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3823-3832.
[7] 谷拴成,周 攀,黄荣宾. 锚杆–围岩承载结构支护下隧洞稳定性分析[J]. , 2018, 39(S1): 122-130.
[8] 李小飞,孙江涛,陈卫忠,袁敬强,刘金泉,张庆艳,. 纤维硅灰水泥石强度与浆液抗冲刷特性[J]. , 2018, 39(9): 3157-3163.
[9] 刘 聪,李术才,周宗青,李利平,王 康,侯福金, 秦承帅,高成路,. 复杂地层超大断面隧道施工围岩力学特征模型试验[J]. , 2018, 39(9): 3495-3504.
[10] 吴顺川,韩 伟,陈 钒,徐淼斐,丛子杰,. 基于膨胀本构的石膏岩隧道衬砌缓冲层厚度优化研究[J]. , 2018, 39(4): 1182-1191.
[11] 张妍珺,苏 凯,周 利,伍鹤皋. 基于收敛-约束法的隧洞纵向变形演化规律研究与支护时机估算[J]. , 2017, 38(S1): 471-478.
[12] 腾俊洋,张宇宁,唐建新,张 闯,李臣林, . 锚固方式对节理岩体剪切性能影响试验研究[J]. , 2017, 38(8): 2279-2285.
[13] 刘振平,刘 建,何雨微,贺怀建,卞 康,. 3D GIS与有限元模拟无缝耦合方法及其在隧道工程中的应用研究[J]. , 2017, 38(3): 866-874.
[14] 刘泉声,彭星新,雷广峰,王俊涛,张 静,肖龙鸽4. 特大断面浅埋暗挖隧道十字岩柱开挖技术模型试验研究[J]. , 2017, 38(10): 2780-2788.
[15] 张传庆 ,俞 缙,陈 珺,卢景景,周 辉,. 地下工程围岩潜在岩爆问题评估方法[J]. , 2016, 37(S1): 341-349.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[2] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[3] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[4] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[5] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[6] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[7] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[8] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .
[9] 刘振平,贺怀建,朱发华. 基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究[J]. , 2009, 30(S1): 260 -266 .
[10] 魏厚振,颜荣涛,韦昌富,吴二林,陈 盼,田慧会. 含天然气水合物沉积物相平衡问题研究综述[J]. , 2011, 32(8): 2287 -2294 .