刘 凯,孔 超,唐浚哲,徐雨平

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,土木工程学院,成都 610031)

高地应力断层破碎带衬砌力学特性对比与分析

刘 凯,孔 超,唐浚哲,徐雨平

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,土木工程学院,成都 610031)

以高地应力区某穿越断层破碎带隧道为工程依托,通过三维数值模拟来分析随着掌子面推进过程中的围岩空间应力场的状态及其变化趋势。首先,根据弹性衬砌模型计算结果判断衬砌结构是否还处于弹性状态;其次,按照弹塑性衬砌模型进行某穿越高地应力断层破碎带隧道三维数值模拟。计算结果表明:高地应力区穿越断层破碎带隧道三维数值模拟应该采用弹塑性衬砌结构;弹性计算模型与摩尔—伦计算模型分别计算所得衬砌结构关键点位移量差别较大,弹性衬砌模型计算得到关键点位移均小于摩尔—库伦衬砌模型所得到的量值,且约为摩尔—库伦模型计算所得量值的50%;拱顶和拱腰主应力波动范围在掌子面通过z=-50 m平面前0.5B(B为隧道宽度)和通过后1.5B范围,墙脚主应力波动范围在掌子面通过前1B和通过后0.5B范围;弹塑性衬砌计算的主应力较弹性衬砌计算的主应力大;揭示了某穿越高地应力断层破碎带隧道衬砌的破坏形式与潜在破坏面。

隧道;高地应力;断层;围岩;弹性;弹塑性;摩尔-库伦准则;三维数值模拟

高地应力条件下进行隧道开挖一直是困扰当今隧道建设的难题之一[1,2]。加之隧道开挖中又遇到软弱断层带,对于隧道建设来说无疑更是难上加难。……