深埋圆形隧道开挖地层应力和位移三维弹塑性解析分析

隧道开挖解析方法可以为隧道设计方案及施工参数选取提供理论指导。综合考虑了围岩软化、剪胀性、中间主应力、锚杆的影响,建立了深埋隧道平面应变条件力学模型,采用力学平衡方程和摩尔库伦强度准则,联合弹性区与塑性区边界线的应力和位移连续性条件,分别获得了隧道开挖诱发地层弹性区和塑性区的应力和位移解、临塑支护压力和塑性区半径解析解。将三维地层空间考虑为一系列连续的二维平面应变模型,联合V-D(09)位移释放率方程和二维空间的围岩特征曲线,将平面应变解析解发展为三维地层应力和位移解析解。利用算例分析,给出残余黏聚力、残余内摩擦角对相对径向应力-相对位移-相对位置曲线的影响规律,定量地揭示了深埋隧道地层变形的传递机理。