基于H-B準(zhǔn)則的隧道圍巖松動(dòng)圈分析研究

發(fā)布時(shí)間：2020-01-26 22:19

【摘要】：隧道在開(kāi)挖過(guò)程中,由于開(kāi)挖的擾動(dòng)作用致使圍巖應(yīng)力重分布而產(chǎn)生了圍巖松動(dòng)圈。松動(dòng)圈的發(fā)生、發(fā)展及穩(wěn)定決定了圍巖的穩(wěn)定性及支護(hù)的難易程度,松動(dòng)圈越大,穩(wěn)定性越差,支護(hù)也越難。本文采用H-B強(qiáng)度準(zhǔn)則推導(dǎo)得出的圍巖松動(dòng)圈厚度計(jì)算公式,對(duì)圍巖松動(dòng)圈分布范圍進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)研究松動(dòng)圈理論的提出及發(fā)展,分析彈性理論、塑性理論及彈塑性理論計(jì)算圍巖松動(dòng)圈的厚度公式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性。(2)以彈塑性理論計(jì)算為基礎(chǔ),利用H-B強(qiáng)度準(zhǔn)則推導(dǎo)圍巖松動(dòng)圈厚度的計(jì)算公式,依據(jù)參數(shù)選取的具體方法估算相應(yīng)參數(shù),代入計(jì)算公式中得出圍巖塑性區(qū)的半徑,進(jìn)而應(yīng)用到松動(dòng)圈厚度計(jì)算方法中,以確定隧道圍巖松動(dòng)圈的分布范圍。(3)本論文以某隧道工程為例,選取隧道典型斷面ZK204+930和ZK205+490,運(yùn)用理論計(jì)算、數(shù)值模擬、圍巖現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)相結(jié)合的方法得出：在Ⅳ級(jí)圍巖段松動(dòng)圈范圍在0.8-1.6m之間,在V級(jí)圍巖段松動(dòng)圈范圍在0.8-2m之間。分析結(jié)果顯示,理論計(jì)算、數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)所得的松動(dòng)圈范圍數(shù)值有很好的一致性。證明了基于H-B準(zhǔn)則推導(dǎo)的圓形斷面隧道圍巖松動(dòng)圈厚度的計(jì)算公式,可以方便準(zhǔn)確的計(jì)算出松動(dòng)圈厚度,為合理選取支護(hù)參數(shù)、支護(hù)類型以及確定支護(hù)施工作業(yè)時(shí)間提供理論依據(jù),在實(shí)際工程應(yīng)用中有很好的適用性。
【圖文】：

云圖,三臺(tái),有限元模型,斷面

據(jù)施工方法和地層情況把隧道分為不同的單元網(wǎng)格組。分析軟件采用Ｍｋｋｓ／Ｇ有限單元采用四邊形單元。ＺＫ２０４＋９３０斷面Ｈ臺(tái)階法有限單元網(wǎng)格模型國(guó)如圖用后處理命令進(jìn)行塑性區(qū)、位移應(yīng)變?cè)茍D查看，對(duì)比劃分網(wǎng)格尺寸進(jìn)行松動(dòng)圖４．５、４．６、４．７所示。逡逑

云圖,塑性區(qū),三臺(tái),斷面