基于黏聚力弱化边界面模型的深部洞室响应分析

在原位地应力和开挖卸载作用下,深部洞室围岩呈现硬化-软化响应,这一特性对洞室力学响应评估和支护结构设计有着重要影响。为研究开挖后深部围岩的硬化-软化响应,基于边界面理论框架,引入黏聚力弱化机制,结合改进的Rowe应力-剪胀规律,构建了深部围岩黏聚力弱化边界面模型,将常见的屈服面-峰值强度面-残余强度面简化为初始(峰值)边界面-残余边界面,避免了屈服面参数测量误差对计算结果的影响。在该本构模型增量化应力-应变关系的基础上,引入Hencky应变以评估洞室大变形工况,并引入辅助变量完成坐标转换,推导了描述深部圆形洞室周围应力场分布的常微分方程组。进一步地,结合深部圆形洞室的地应力环境等边界条件,对常微分方程组进行求解,获得所研究工况下的深部洞室应力分布,并将所得结果与现有解答进行对比校验。随后,分别讨论了相同支护力与不同地应力组合,以及相同地应力与不同支护应力组合等工况下的洞室应力分布。此外,基于所得深部洞室应力分布解答,计算围岩特征曲线并与相关文献进行对比,并讨论残余黏聚力取值对围岩特征曲线的影响。相关结果表明:黏聚力弱化边界面模型可以较好地描述岩石试样的硬化-软化力学行为。采用黏聚力弱化边界面模型可以有效描述深部洞室周围的应力分布,并能为支护设计提供参考。所得的围岩特征曲线能有效反映围岩的响应特征,在中段同支护力下预测的变形值比经典解答略大,残余黏聚力取值对围岩特征曲线影响较大。本文相关结论可为深部洞室支护理论构建、施工方法研发和保障深部洞室安全提供参考。

蠕变-渗流耦合下的砂岩力学特性及穿江隧道稳定性研究

为探讨砂岩蠕变效应对隧道结构长期受力变形规律的影响,通过室内单级蠕变-渗流试验和FLAC 3D数值模拟相结合的方法,探究在蠕变-渗流耦合作用下砂岩力学特性及穿江隧道长期运营过程中的应力变形规律。研究结果表明:(1)单级加载蠕变试验中,轴压增大将促进砂岩蠕变变形,围压增大将有效抑制砂岩蠕变变形,当渗透压超过5 MPa时,砂岩保持高蠕变速率,轴向变形显著增大,影响围岩变形的因素敏感度顺序为渗透压>轴压>围压;(2)采用FLAC 3D建立的多场耦合隧道模型可以准确模拟砂岩地层隧道的蠕变渗流特性,隧道变形及应力在运营期第8年基本趋于稳定;(3)随着隧道埋深增加,隧道拱顶沉降、拱腰收敛和仰拱隆起现象更显著,其中拱顶沉降变形最大,隧道变形敏感度依次为拱顶>仰拱>拱腰;(4)潜水位增加显著影响隧道竖直沉降和水平收敛,且仰拱部位渗透压增长最为显著,工程中应特别关注该区域的水压变化。

城区局狭空间软土盾构施工近接扰动机理及动态控制技术

城市地铁隧道建设是"交通强国"战略和"韧性城市"发展新理念的重要组成部分.随着城区建设密集化程度不断加剧,地表和地下空间日益局狭,地铁隧道与其他地下工程交叉、叠落等近接工况越发频繁.在天津等富具软土的城市,由于地层软弱,城市隧道近接施工过程中地表.