冯 强,范金成,张 强,,蒋斌松

(1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221116;2.中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州 221116)

基于Mohr-Coulomb准则的球形洞室围岩应变软化弹塑性分析

冯 强1,范金成2,张 强1,2,蒋斌松1

(1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221116;2.中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州 221116)

通过用一系列的塑性流动与脆性跌落近似逼近峰后应变软化过程,将开挖球形洞室引起的塑性变形区划分为k个同心球壳。假定各球壳内岩体均质且各向同性,采用Mohr-Coulomb准则和非关联流动法则对受静水压力球形洞室围岩的应力和变形进行理论计算。由各球壳内岩体属性表征点建立岩体再破坏的补充方程,得到了围岩塑性半径求解方程组。通过算例验证了方法的合理性。最后,考虑岩体进入峰后阶段后,变形参数也随之劣化,讨论了弹性模量线性劣化对洞壁位移、软化半径和破裂半径的影响。

球形洞室;应变软化;弹塑性分析;Mohr-Coulomb准则;静水压力;变形模量劣化

洞室围岩的破裂范围及变形特征是评价其稳定性的重要依据,也是对其进行支护设计的基础。国内外众多学者[1-7]采用理想弹塑性、弹脆塑性、应变软化等模型,根据不同的强度准则,如线性Mohr-Cou-lomb准则和非线性Hoek-Brown准则,以及为分析流动特性对围岩变形的影响,采用关(或非关)联流动法则对洞室开挖问题进行研究。研究途径主要有2个方面:①理论解析方法,代表性成果有蒋斌松等[3]采用弹塑脆模型给出了深部圆形洞室围岩应力和形变的解析式;张俊文等[4]基于三剪能量屈服准则,对圆形巷道围岩塑性区半径、围岩位移等进行了弹塑性分析。……