非静水应力场中圆形隧道衬砌与围岩间两种接触的黏弹性解析

基于非静水应力场中圆形衬砌隧道围岩与衬砌的弹性复变函数表达,利用黏弹性对应原理推导了隧道衬砌与围岩在光滑接触和完全接触情况下的黏弹性通解。推导中围岩符合黏弹性,衬砌为线弹性,且考虑了衬砌支护滞后效应,得到的理论解适用于所有线弹性元件模型。推导的理论解与以往理论解及数值解较一致。根据解答,假定围岩符合广义开尔文(H-K)黏弹性体时,分析表明,衬砌所受的径向、切向应力、衬砌的环向位移以及轴力弯矩均随时间增长而逐渐增大,并收敛于定值;两种接触条件下,围岩的位移、衬砌的应力、位移和内力沿环向分布规律均有较大不同,且随时间增大,二者相差越大。相比已有解析,文中所推导的非静水应力场中衬砌与围岩两种接触下黏弹性解更具普适性,且完全接触下的黏弹性解与深埋圆形衬砌隧道实际情况更为接近。对比两种解析可为实际中衬砌的合理选择和施工提供参考。

高地应力条件下隧洞开挖动态卸荷的破坏机理初探

分析了高地应力条件下静水压力场中圆形隧洞钻爆开挖时开挖边界上初始应力场动态卸荷效应及破坏机理,并计算了其破坏范围。初始应力动态卸荷时,动应力在隧洞径向表现为卸荷回弹,而在切向出现动应力集中,表现为加载。动态卸荷时间对径向应力的影响较对切向应力大,卸荷时间越短,扰动的幅度越大;初始应力动态卸荷在岩体中所造成的破坏范围较准静态卸荷情况大,卸荷时间越短,破坏范围越大。

圆形隧道应力-应变正交关系的力学行为研究

基于 Detournay导出的在非静水应力场条件下 (λ≠ 1)服从 Mohr- Coulomn屈服准则以及不相关塑性流动势时圆形洞道平面问题位移场基本解 ,揭示出软弱围岩隧道在高地应力条件下的变形规律 ,即 ,软岩隧道的最大变位方向与最大主应力方向存在相互垂直关系的变形规律 ,这一结论与人们已认同的通常情况下隧道围岩所表现出的相互平行关系变形规律 ,截然不同。需要指出的是 ,这种“相互垂直关系”的围岩变形规律 ,与一些工程实例的现场位移量测结果 ,却表现出完全的一致性 ,例如在高地应力条件下已发生大变形的家竹箐隧道工程 ,其围岩变形规律便是如此。

深埋非圆形隧道开挖围岩的弹性和黏弹性位移解析

为研究深埋非圆形隧道开挖引起围岩的弹性和黏弹性变形解析解,首先通过复变函数的方法,得到了围岩中位移的弹性解。之后,根据弹性-黏弹性对应原理,采用Burgers黏弹性模型,通过拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换,得到围岩位移的黏弹性解。最后以Ⅳ级围岩中铁路双线隧道为例,通过搜索边界映射点的方法,得到其映射函数。给出了隧道附近的弹性位移等值线图、沿隧道边的弹性位移,及隧道拱顶、拱底和拱腰三个特殊点的黏弹性位移,并讨论了侧压系数对弹性和黏弹性位移的影响。研究结果表明:开挖引起的弹性位移在隧道附近区域迅速下降,之后缓慢趋于零;拱顶和拱底的黏弹性竖直位移、拱腰的黏弹性水平位移随时间变化明显,在5 a左右,变化速率减小;随侧压系数的增大,拱顶和拱底的弹性竖直位移减小,黏弹性竖直位移几乎未变,拱腰的弹性和黏弹性水平位移值增大。隧道开挖后,要及时支护,并注意拱顶和拱底的竖直位移。

软弱岩层的喷锚支护

根据岩层反作用曲线概念以及岩体和未拉紧的胶结锚杆之间的相互作用提出了一种新的理论解,应用该理论于有详细记载的巷道实例中也可验证许多巷道喷锚支护的有效性。巷道周围的应力和变形是岩体、初始应力状态和支护之间相互作用的结果。在一定条件下可得到其分析解。在静水应力场内的圆形巷道问题是容易求得解答的。一般锚杆支护的反作用曲线不能用于胶结锚杆,因胶结锚杆与岩体是同一体系。

向超极限状态过渡时带状矿柱的强度

为了评价矿柱的应力状态和强度,就必须分析矿柱在增加载荷时的性态。在这种情况下,加载条件应当反映出矿柱和围岩同时变形的状况。因此,必须直接在岩体中研究矿柱的应力状态,而且要通过增加载荷垂直分量的方法给矿柱加载。