科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
在原位地应力和开挖卸载作用下，深部洞室围岩呈现硬化-软化响应，这一特性对洞室力学响应评估和支护结构设计有着重要影响。为研究开挖后深部围岩的硬化-软化响应，基于边界面理论框架，引入黏聚力弱化机制，结合改进的Rowe应力-剪胀规律，构建了深部围岩黏聚力弱化边界面模型，将常见的屈服面-峰值强度面-残余强度面简化为初始（峰值）边界面-残余边界面，避免了屈服面参数测量误差对计算结果的影响。在该本构模型增量化应力-应变关系的基础上，引入Hencky应变以评估洞室大变形工况，并引入辅助变量完成坐标转换，推导了描述深部圆形洞室周围应力场分布的常微分方程组。进一步地，结合深部圆形洞室的地应力环境等边界条件，对常微分方程组进行求解，获得所研究工况下的深部洞室应力分布，并将所得结果与现有解答进行对比校验。随后，分别讨论了相同支护力与不同地应力组合，以及相同地应力与不同支护应力组合等工况下的洞室应力分布。此外，基于所得深部洞室应力分布解答，计算围岩特征曲线并与相关文献进行对比，并讨论残余黏聚力取值对围岩特征曲线的影响。相关结果表明：黏聚力弱化边界面模型可以较好地描述岩石试样的硬化-软化力学行为。采用黏聚力弱化边界面模型可以有效描述深部洞室周围的应力分布，并能为支护设计提供参考。所得的围岩特征曲线能有效反映围岩的响应特征，在中段同支护力下预测的变形值比经典解答略大，残余黏聚力取值对围岩特征曲线影响较大。本文相关结论可为深部洞室支护理论构建、施工方法研发和保障深部洞室安全提供参考。
-
单位土木工程学院; 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）; 中山大学; 航天学院
