侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究

›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (S2): 434-441.

侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究

李占海¹，朱万成¹，冯夏庭^{1, 2}，李绍军²，周辉²，陈炳瑞²

1. 东北大学资源与土木工程学院，沈阳，110004；2. 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

收稿日期:2010-11-27 出版日期:2010-12-10 发布日期:2011-01-12
作者简介:李占海，男，1980年生，博士研究生，主要从事隧道开挖损伤理论与现场监测方面的研究工作。
基金资助:
973项目（No. 2010CB732006）资助。

Effect of lateral pressure coefficients on damage and failure process of horseshoe-shaped tunnel

LI Zhan-hai¹，ZHU Wan-cheng¹，FENG Xia-ting ^{1, 2}，LI Shao-jun²，ZHOU Hui²，CHEN Bing-rui²

1. School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110004, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China

Received:2010-11-27 Online:2010-12-10 Published:2011-01-12

摘要/Abstract

摘要：

数值模拟研究了马蹄形隧道在不同载荷下从围岩初始损伤至失稳破坏的破坏过程，分析了侧压力系数对隧道的初始损伤、拱顶位移、围岩应力分布特征和围岩损伤破坏模式的影响，研究结果表明，损伤机制与密切相关，当较小时，在空间上初始损伤分布具有较大的离散性，以拱脚、拱肩和拱顶位置为主；当较大时，初始损伤以拱顶的拉伸损伤位置为主；拱顶垂直方向的位移随的增大而减小，且随埋深的增加而增大；隧道围岩的最大和最小主应力随的增大而增大，隧道围岩应力分布和应力集中程度受隧道形状的影响显著，在一定范围内，隧道形状比离自由面的距离作用机制更为强烈；在破裂模式上，当较小时，裂纹以垂直方向开裂为主，随着的增大转变为以水平方向开裂为主。

关键词: 马蹄形隧道, 侧压力系数, 损伤破坏, 稳定性, 数值模拟

Abstract:

The failure process of horseshoe-shaped tunnel under different lateral pressure coefficients is numerically simulated, based on which, the effect of the lateral pressure coefficient on the initiator damage, displacement at roof, stress distribution, and the failure modes around the tunnel are examined. The numerical results indicate: Damage mechanism is mainly controlled by the lateral pressure coefficient , i.e. when ≤1, the position of damage initiation is largely discrete, especially at arch foot, spandrel and tunnel roof; when >1, however, spandrel is seriously damaged, vertical displacement of vault increases with the decreasing and increasing depth. The stress σ1 and σ3 increase with , even though the stress concentration at different parts of tunnel is quite different. Within a certain distance, the mechanism of the tunnel shape has more intensive influences than the distance from free tunnel perimeter. For the failure mode, when is relatively small, the main cracks spread in the vertical direction, while with the increase of , cracks gradually spread in the horizontal direction.

Key words: horseshoe-shaped tunnel, lateral pressure coefficient, damage, stability, numerical simulation

中图分类号:

TU 443

李占海，朱万成，冯夏庭，李绍军，周辉，陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434-441.

LI Zhan-hai，ZHU Wan-cheng，FENG Xia-ting，LI Shao-jun，ZHOU Hui，CHEN Bing-rui. Effect of lateral pressure coefficients on damage and failure process of horseshoe-shaped tunnel[J]. , 2010, 31(S2): 434-441.

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