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摘要
扩容角是隧道数值模拟中一个重要的参数。虽然现有扩容模型表明扩容参数是变量,与约束有关且经受剪切应变,但利用常数扩容参数对隧道和地下孔洞进行数值模拟,在实际应用中可以得到令人满意的结果。本研究旨在查明为什么在实验室和试验过程中,扩容角为变量,而在实际上隧道和地下采挖的数值模拟过程中可以用常数进行模拟。研究了隧道塑性区扩容角的变化情况。对于具有均匀原位应力场的圆形隧道,采用考虑应变软化岩体行为的梯度有限差分近似解析解研究了在不同条件下,移动扩容角在隧道周围塑性区的变化规律。在本研究确定的实际条件下,隧道周围塑性区全部的扩容行为可以近似为塑性区中部的恒定扩容角。此外,比较了移动扩容角模型和定扩容角模型的塑性区位移。利用商用有限差分软件对AECL(加拿大原子能有限公司)的矿山试验隧道和拱形隧道进行了数值模拟,对非均匀应力条件和非圆形隧道进行了进一步研究。虽然在移动扩容角模型的基础上对矿山及拱形巷道进行了数值模拟,但模拟矿山及拱形巷道周围的扩容角变化不明显,塑性区扩容角近似恒定。
