唐雨春



非线性准则下深埋公路隧道围岩压力研究

唐雨春

(娄衡高速公路建设开发有限公司, 湖南衡阳, 421000)

基于非线性Mohr-Coulomb屈服准则, 构建了深埋隧道围岩多块体破坏模式。借助极限分析上限能量方法导出了隧道围岩压力目标函数解析解, 并通过软件优化获得最优上限解。以娄衡高速笋安山隧道为工程依托, 将本文获得的优化上限解与现场实测数据进行对比, 论证了所构建的隧道破坏机制的有效性及准确性。研究成果可以为今后深埋隧道的支护设计以及安全评估提供理论依据。

深埋隧道; 非线性准则; 极限分析; 围岩应力; 数值模拟

隧道围岩稳定是保证工程顺利施工的关键, 开挖过程中隧道围岩受力状态和变形特性一直以来是隧道工程研究的重点。在多种研究方法中, 极限分析方法由于其适用性强、目标函数明确和工程吻合性良好等特点, 被广泛应用于隧道工程稳定性分析中[1–3]。王琦[4]将应用于隧道的拱顶塌落机制引入煤层巷道顶板的冒落分析, 并分析了岩体参数及支护力等对顶板冒落范围的影响。依据数值方法, 张道兵[5]提出了3种不同的块体破坏机制。结合前人研究成果[6–8], 本文在大量现场试验和理论研究的基础上, 根据开挖过程中的围岩状态, 结合正交法则, 构建了平动与转动相结合的深埋隧道围岩单圆弧夹层塌落破坏机构, 将极限分析方法引入洞室塌落范围的计算。本文采用单圆弧夹层破坏机制, 通过上限分析方法计算隧道拱顶及拱腰围岩压力目标函数, 并通过软件优化获得最优解。……