為了研究孔隙水壓力作用下深埋隧道掌子面的穩(wěn)定性,構(gòu)建了深埋盾構(gòu)隧道的二維剛性有限平動多塊體的破壞模式,并引入了Hoek-Brown強度準則。利用極限分析得到掌子面前方土體的內(nèi)部耗散能和外力做的功,利用Hoek-Brown強度準則推導得到極限支護力的目標函數(shù),通過MATLAB數(shù)值軟件的規(guī)劃求解得到支護力的解,和既有文獻中的成果對比,2種方法得到解的最大誤差為6.7%,驗證了Hoek-Brown強度準則的有效性。對各個巖體參數(shù)下深埋隧道掌子面極限支護力的變化規(guī)律進行分析,結(jié)果表明:深埋隧道掌子面前方的極限支護力隨著擾動因子D和孔隙水壓力系數(shù)r_u的增大而增大,隨著地質(zhì)強度指標GSI和參數(shù)m_i的增大而減小;破壞范圍隨著參數(shù)m_i和孔隙水壓力系數(shù)r_u的增大而減小,而隨著地質(zhì)強度指標GSI和擾動因子D的增大而增大。研究結(jié)果可為巖質(zhì)地層中深埋盾構(gòu)隧道掌子面支護力的設(shè)計提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：中國安全生產(chǎn)科學技術(shù). 2020,16(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

深埋隧道開挖面破壞機制

幾何、速度關(guān)系

基于本文方法,取剛性三角塊體的數(shù)目范圍為1～15,首先假定深埋隧道的開挖高度為H=10 m,巖體單軸抗壓強度σci=1 MPa,地質(zhì)強度指標GSI=20,mi=5,擾動因子D=0,巖體重度γ=25 kN/m3,孔隙水壓力系數(shù)取ru=0,通過規(guī)劃求解得到的極限支護力q的解和剛性三角塊體的數(shù)目如圖3所示。當塊體數(shù)目等于3時極限支護力達到了31.2 kPa,塊體數(shù)目繼續(xù)增大時極限支護力的值基本保持不變,說明塊體數(shù)目為3時計算結(jié)果的精度就能滿足實際需要。給定地質(zhì)強度指標GSI=10～30,將本文的解和既有文獻的成果進行對比如圖4所示。由圖4可知,本文的解和既有文獻的解隨地質(zhì)強度指標的變化趨勢一致,且最大誤差為6.7%,驗證了本文方法的有效性。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3137211