某深埋隧道围岩破裂发展机理数值模拟.pdf

第??卷 第 ?期? 计 算 力 学 学 报? ???．??，??．?? ????年 ?月? ?????????????????????????????????? ????????? ??????????? 文章 编号 ：????—????????????—????—??? 某 深 埋 隧道 围岩 破 裂 发展 机 理数 值模 拟? 苏永华?，? 刘 少峰?，? 毛克 明?，? 贺? 炜? ??．湖南大学 土木工程学 院，长沙 ??????；?．长沙理工 大学 土木与建筑学院 ，长沙 ???????? 摘 要 ：围绕某深埋隧道支护结构失效机理展开研 究。调查 了某深埋 隧道 围岩地质及 支护结构失效特 征，根 据深? 埋隧道围岩的地 质力学历史，提 出岩石峰后力学特征描述 的塑性 应变指标 。通过数 值模拟获 得在开挖 扰动 下该? 隧道 围岩 中应 力大 小的交替分布及 围岩破裂 的分层现象 ，分析 了分 层断裂中次生 自由面、多重似 开挖面形 成的力? 学机制，揭示 出武陵 山脉隧道深埋段支护结构破坏的原 因在于 围岩的分 层破裂。研 究结果 为深部 隧道支 护设计? 及 稳 定 性分 析 提供 了有 效 的 思路 与处 理 方 法 。? 关键 词：深部隧道 ；分层 断裂 ；应变软化 ；峰 后脆性 ；力 学机 制? 中 图分 类 号 ：?????；????．?? 文 献标 志码 ：?? ???：??．????／?????????????? 学特性 上 的联 系。针对 深部 隧道 围岩 的强度 特征 ，? ?? 引? 言? 采用 塑性应 变 等效 软化 参 数作 为 围岩 的峰 后 描述? 在埋 深不 是很 大 的地下 工程 中 ，开 挖或在 各种? 参 数 ，通过 数值模 拟 得 到 的 围岩 破 裂分 布结 果 ，阐? 复杂加 载条 件下 ，按 照 常 规 的 弹 塑性 力 学 ，岩 石或? 明 了围岩 非常规 破 坏是 导 致 其支 护 结 构 失 效 的 内? 围岩 的破裂 发展 过 程可 以通 过 数 值模 拟 预 测 或重? 在原 因 。? 现?????。其基 本 特征 是 从 临 空 面 往 深 处 ，依 次 出现? ? 深 埋 隧 道 围岩 力学 状态? 破裂松 动低应 力 区 压缩 强 化 高 应 力 区及 影 响 忽 略? 区 。随着 工 程往 地 层 深部 延 伸 ，在 能源 、水 利 及 交? 图 ?是岩 石力 学 与工 程领 域 学 者熟 知 的完 整? 通 的各 种深埋 隧 道 中 ，发现 开挖后 围岩 出现 拉压交? 岩块 受载 破坏 的全过 程 曲线 。完整 岩 层 在 漫 长 历? 替 、分 区破 坏 、间隔破 裂 以及 分 层断裂 等现 象 ，与 已? 史 中多