【摘要】：在砂礫石地層中,圍巖土體及隧道結(jié)構(gòu)的變形與力學(xué)行為主要受控于開挖擾動(dòng)程度及開挖擾動(dòng)范圍內(nèi)塊石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響.結(jié)合土石混合體的細(xì)觀結(jié)構(gòu)分布特征,基于尺度分離與尺度耦合相結(jié)合的思想,提出了砂礫石地層隧道開挖多尺度分析方法及分析模型,繼而對(duì)該分析方法中的3個(gè)關(guān)鍵問題,即核心區(qū)域與非核心區(qū)域的劃分,核心區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵粒徑的確定及土石混合體宏觀等效物理力學(xué)參數(shù)的確定方法進(jìn)行了探討.該多尺度分析方法的基本思想是:將砂礫石地層隧道開挖模型劃分為核心區(qū)域與非核心區(qū)域,在核心區(qū)域內(nèi)從細(xì)觀上考慮土石混合體的分布特征,在非核心區(qū)域?qū)⑼潦旌象w視為宏觀均質(zhì)材料,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行砂礫石地層隧道開挖的宏細(xì)觀模擬與分析.采用該分析方法對(duì)砂礫石地層隧道開挖過程進(jìn)行了多尺度模擬,從圍巖土體變形與圍巖壓力兩個(gè)角度,與砂礫石地層隧道開挖細(xì)觀分析模型及宏觀分析模型得到的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)本文多尺度分析方法與細(xì)觀分析模型的結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了多尺度分析方法的有效性,且該方法大大減少了計(jì)算量與建模工作量,提高了計(jì)算效率.
[Abstract]:The deformation and mechanical behavior of surrounding rock and tunnel structure are mainly controlled by the degree of excavation disturbance and the influence of rock meso structure in the range of excavation disturbance. Based on the theory of scale separation and scale coupling, a multi-scale analysis method and an analytical model for tunnel excavation in sandy gravel strata are proposed, and three key problems in this analysis method are discussed. That is to say, the division of core region and non-core region, the determination of key particle size in core area and the determination method of macroscopic equivalent physical and mechanical parameters of soil-rock mixture are discussed. The basic idea of the multi-scale analysis method is to divide the tunnel excavation model into core area and non-core area, and to consider the distribution characteristics of soil-rock mixture in the core area. The soil and rock mixture is regarded as the macroscopic homogeneous material in the non-core area, and on this basis, the macroscopical simulation and analysis of the excavation of the sand gravel stratum tunnel are carried out. The method is used to simulate the excavation process of the tunnel in sand and gravel strata. The deformation of the surrounding rock and the pressure of the surrounding rock are analyzed in terms of the deformation of the surrounding rock and the pressure of the surrounding rock. Compared with the results obtained from the meso-analysis model and the macroscopic analysis model, it is found that the results of this paper are in good agreement with the results of the meso-analysis model, and the validity of the multi-scale analysis method is verified. This method greatly reduces the amount of calculation and modeling, and improves the efficiency of calculation.
【作者單位】： 北京工業(yè)大學(xué)城市與工程安全減災(zāi)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):51538001) 北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):8161001)資助
【分類號(hào)】：U455

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