基于上限原理的两种岩溶隧道岩墙厚度计算方法-岩土力学.PDFVIP

第 38 卷第 3 期 岩 土 力 学 Vol.38 No.3 2017 年 3 月 Rock and Soil Mechanics Mar. 2017 DOI ：10.16285/j.rsm.2017.03.024 基于上限原理的两种岩溶隧道岩墙厚度计算方法 1 1 1 1 2 杨子汉 ，杨小礼 ，许敬叔 ，李永鑫 ，孙志彬 （1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075 ；2. 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009 ） 摘 要：岩溶隧道掌子面附近的高压富水溶腔易造成突水、突泥地质灾害，在施工中确定合适的岩墙厚度是一个亟待解决的 技术问题。基于极限分析上限原理提出了两种新的岩墙厚度计算思路，即线性Mohr-Coulomb 准则方法与非线性 Hoek-Brown 准则方法。根据构建的相应三维破坏模式，推导演绎了计算步骤，最终得到了这两种方法的岩墙厚度表达式。采用线性 Mohr-Coulomb 方法计算了 Ⅰ～Ⅴ级围岩下的岩墙安全厚度。结果表明：随着围岩等级的逐级降低，即黏聚力、内摩擦角的 减小，岩墙厚度在不断增大。对于非线性 Hoek-Brown 方法则分析了各个参数对岩墙厚度的影响，并根据计算结果绘制了岩 墙的破坏形状与范围；同时，给出了 Hoek-Brown 常数A 、B 的建议取值，即围岩 Ⅰ至Ⅵ级、岩性条件从好至坏，分别建议A 取 0.5～0.3，B 取 0.7～0.9。应用这两种方法分别计算了宜万铁路云雾山隧道与野三关隧道溶腔的预留岩墙厚度，与工程实 际吻合良好，从而验证了方法的可行性。这两种计算方法可为今后高风险岩溶地区隧道的设计与施工提供参考。 关 键 词：岩溶隧道；岩墙厚度；极限分析原理；突水突泥；Mohr-Coulomb 线性准则；Hoek-Brown 非线性准则 中图分类号：U 452.1+2 文献识别码：A 文章编号：1000－7598 (2017) 03－0801－09 Two methods for rock wall thickness calculation in karst tunnels based on upper bound theorem 1 1 1 1