考虑空间约束效应的隧道塑性区半径解析研究

为体现围岩塑性区扩展与隧道掘进之间的动态关系,基于空间约束效应等效模型对Mohr-Coulomb准则和广义Hoek-Brown准则下塑性区半径公式进行修正。讨论空间约束效应合理等效函数的选取,给出约束范围的定量求解方法,并结合文献中3种代表性岩体进行算例验证,进一步总结空间约束效应与围岩属性、隧道支护力之间的关系,最终揭示了空间约束效应的本质属性。对比考虑约束效应影响下,2个修正后的塑性区半径公式间的关联性与适用性。研究结果表明,空间约束效应决定了塑性区的发展路径,但不会影响塑性区上限值,不同围岩条件下约束范围各异,而非固定的5倍洞径。为准确预测塑性区扩展规律,应根据围岩情况选取适宜的强度准则,在岩体参数c、φ等效基础上,硬岩条件下,可任意选用Mohr-Coulomb准则或广义Hoek-Brown准则;软岩条件下,采用广义Hoek-Brown准则比Mohr-Coulomb准则计算的塑性区范围大。