深部圆形隧道围岩分区破裂的简化梯度模型
2022-06-07贺子光赵法锁陈昊祥周静静
煤田地质与勘探 2022年5期
贺子光,赵法锁,陈昊祥,吴 博,周静静
(1.黄淮学院 建筑工程学院,河南 驻马店 463000;2.长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710064;3.北京建筑大学 北京市工程结构与新材料工程研究中心,北京 100044;4.信息产业部电子综合勘察研究院,陕西 西安 710054)
由于特殊的变形破坏模式,分区破裂化作为深部围岩典型的非线性力学现象自被发现以来便受到了广泛关注[1-6]。经过40 余年的研究,在理论分析、试验以及数值模拟等方面都取得了一定的成果。但关于围岩分区破裂化形成机理的研究,仍然是一个尚未完全解决的问题。E.I.Shemyakin 等[4]认为破裂区的形成是由于支撑压力区在环向应力作用下,径向应变超过极限而发生劈裂破坏所致。M.A.Guzev 等[7]采用非欧几何与非平衡热力学模型,分析了含缺陷岩石介质的变形破坏问题以及围岩分区破裂化现象。周小平等[8]通过自由能密度、平衡方程以及变形非协调条件,确定了圆形隧道围岩的应力场,认为应力场的波动特性是引起围岩分区破裂化的原因。戚承志团队[9-14]在梯度理论的框架下,考虑岩体进入塑性阶段后的能量耗散和自组织现象,详细地分析了圆形隧道围岩的分区破裂化现象。王明洋等[15]从能量的角度出发,结合统计物理学,分析深部围岩在准定常场与扰动场相互作用下的变形与运动规律,建立了分区破裂化的计算方法。上述学者从不同角度研究了围岩分区破裂化的产生机理,文献[6,16]对深部围岩分区破裂化的研究进展进行了详细阐述,并利用弹塑性理论、断裂力学理论、非线性科学理论等对分区破裂化现象形成的机理进行了探索,从试验和数值模拟2 种手段再现了分区破裂化现象的一些主要特点。……
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