肖普， 黄阜

(长沙理工大学 土木工程学院， 湖南 长沙 410114)

浅埋隧道掘进过程中对岩土体产生扰动，会导致地层损失，而地层损失会引发上层岩土体变形和沉降，如果处治不及时，极易诱发地表塌陷。而且这类地表塌陷大多具有瞬时性和突发性的特点，会给地面交通和既有建筑物的结构安全带来巨大威胁。已有许多学者对这一问题开展了研究，如Yang X. L.等采用极限分析上限定理，分析得到了考虑支护力的浅埋圆形隧道顶部围岩塌陷破坏范围，并利用极限分析上限法对两层岩层中浅埋隧道顶部围岩塌陷破坏机理进行了分析；Wang H. T.等根据上限定理与变分原理，结合地下水位变化的影响，提出了两层岩层中浅埋隧道顶部围岩塌陷破坏机制，并采用极限分析上限定理，结合变分原理，计算得到了多层岩层中浅埋硐室的三维塌落面方程。目前大部分学者采用有限元软件结合强度折减法，在隧道围岩达到临界破坏状态时求得隧道围岩安全系数，以此作为隧道稳定性定量评估依据。但由于对隧道围岩是否达到临界状态的判别标准存在争议，采用不同判据计算得到的安全系数差别较大。针对以上缺陷，有学者提出采用有限元法结合极限分析理论和强度折减法对土工构筑物在临界破坏状态下安全系数进行计算。极限分析有限元法避免了复杂的应力-应变增量迭代问题，可通过计算机软件自动搜索得到岩土体极限状态下速度场(极限分析上限法) 或应力场(极限分析下限法)，直接对最终破坏的临界状态进行分析，进而快速研究各土工结构的稳定性，其效率比传统有限元法高，已被广泛用于求解隧道稳定性问题。……