基于Z-P屈服准则隧道围岩稳定性的单元安全系数法分析

传统围岩稳定性的失稳判别方法只能用于判别围岩是否发生破坏,但无法定量反映围岩破坏的程度。文章引入工程中安全系数的概念,基于Z-P屈服准则以及广义冯·米赛斯屈服准则形式的统一表达式,通过理论分析,推导了在三维弹塑性有限元基础上考虑岩体损伤特性的单元安全系数表达式,建立了隧道围岩稳定评价的量化指标;并结合工程实例建立了隧道开挖模型,进行了数值模拟。计算结果表明:越靠近隧道开挖面,岩体损伤程度越大,安全系数越小,岩体的破坏程度也就越大;同时单元安全系数小于1的范围与计算得到的围岩塑性破坏区范围以及围岩发生损伤的区域大致相同,从而验证了所推导的Z-P屈服准则下单元安全系数计算公式的正确性。