基于强度折减和上限有限元的椭圆形毛洞隧道围岩稳定性分析

将强度折减法引入刚体平动运动单元上限有限元并编制计算程序，针对椭圆形毛洞隧道围岩稳定性和破坏模式开展计算分析，获得了围岩抗剪强度参数、隧道埋深、跨度等与安全系数的关系曲线，并探讨了围岩强度折减极限状态对应的刚性块体破坏模式的形态特征.结果表明：强度折减法可方便嵌入运动单元上限有限元非线性规划模型；围岩安全系数与其围岩强度参数正相关，与埋深比和跨度比负相关；隧道跨度对安全系数的影响较为明显，当隧道跨度与高度比（B/D）由0.5增加到2.0时，安全系数降低幅度处于27%-46%之间；强度折减极限状态下刚体平动运动单元上限有限元所得围岩破坏模式形态鲜明，其主要滑动破坏面由隧道底部或边墙处延伸至地表，错动的滑移线集中于隧道拱部和边墙上方，而水平破坏区域延伸范围均小于1.5倍隧道高度.

基于刚体平动运动单元上限有限元的毛洞隧道稳定性分析

针对毛洞隧道稳定性问题,利用自编刚体平动运动单元上限有限元程序进行计算分析,获得了失稳临界系数γD/c的上限解图表及相应的刚性运动块体破坏模式。结果表明:(1)失稳临界系数γD/c随土体内摩擦角ф的增大而增大,随隧道埋深与直径比H/D的增加而减小;不过,H/D对γD/c的影响并不显著,特别是对于内摩擦角较大的情况。(2)刚体平动运动单元上限有限元所得隧道刚性运动块体破坏模式大致具有两组交叉滑动面的特征;随着土体内摩擦角ф增大,隧道横向破坏范围明显收缩,刚性块体间的相互错动更加显著;H/D对破坏模式的形态影响不明显,当H/D增大时,隧道横向的破坏范围增加。