基于濕度應(yīng)力場理論,推導(dǎo)了考慮膨脹應(yīng)力和剪脹特性的圓形隧道開挖后圍巖力學(xué)響應(yīng)的彈塑性解。將隧道軟弱圍巖遇水膨脹現(xiàn)象視為濕度-應(yīng)力耦合過程,基于Fick第二定律,推導(dǎo)了圓形隧洞圍巖內(nèi)濕度擴散非穩(wěn)態(tài)解。采用非關(guān)聯(lián)流動法則,獲得了隧道高膨脹勢區(qū)的應(yīng)力和位移解答。以兩種不同質(zhì)量巖體開挖的隧洞為例,分析了膨脹圍巖應(yīng)力和變形的影響因素。結(jié)果表明,考慮膨脹應(yīng)力(取決于圍巖含水率變化和濕度膨脹系數(shù))時,塑性區(qū)擴大,松動圈厚度增加,應(yīng)力收斂變慢。當(dāng)膨脹應(yīng)力增大到一定程度時,塑性區(qū)將出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)。膨脹巖隧洞開挖遇水作用,膨脹應(yīng)力增加的圍巖變形遠(yuǎn)大于地應(yīng)力引起的圍巖變形。同時,應(yīng)力剪脹對膨脹性圍巖的變形影響不容忽視,尤其是在支護抗力較小的情況下,洞壁處徑向位移增加顯著。

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