深埋圆形巷道围岩塑性区位移及特征曲线新解和参数分析

考虑中间主应力、脆性软化、剪胀特性、塑性区弹性模量及弹性应变定义等综合影响,提出深埋圆形巷道弹塑性计算的基本假定,进而建立围岩塑性区位移及特征曲线新解,对其进行可比性分析与比较验证,并详细探讨各因素影响特性。所得围岩塑性区位移及特征曲线新解是不需要借助任何数值算法的理论解析解,具有广泛的适用性和很好的可比性。研究结果表明:巷道结构的强度理论效应即中间主应力影响显著,相应的支护可以减弱或改用轻型支护;不考虑脆性软化或剪胀特性都将低估围岩实际位移,工程设计偏危险;半径相关的塑性区弹性模量得到的围岩变形及特征曲线处于上、下限之间,能体现巷道开挖卸载受扰程度的距离渐进性变化;塑性区弹性应变应优先选用更合理和准确的第三定义,且各因素之间存在相互影响。

圆形隧道弹-脆-塑性围岩自承载能力分析

针对围岩抗力系数在隧道开挖引起围岩变形应用中的不足,借鉴抗力系数的概念提出了评价围岩承载能力的自承载系数,给出了其物理意义,并以等值地应力作用下深埋圆形隧道为例进行了围岩自承载系数计算式推导与参数影响特性分析。研究结果表明:围岩自承载系数是多种因素共同作用下的综合评价指标,支护力、材料模型、中间主应力、围岩峰后粘聚力、剪胀特性和塑性区弹性模量均对其有显著影响;自承载系数曲线被临界支护力分成弹性和塑性两段,采用理想弹-塑性模型或不考虑剪胀特性均会高估围岩的自承载能力,应充分考虑中间主应力效应并设法提高围岩峰后粘聚力和塑性区弹性模量。