非均质黏土地层隧道开挖面稳定运动单元上限有限元分析

作者：杨峰; 何诗华; 吴遥杰; 计丽艳; 罗静静; 阳军生^*

来源：岩土力学, 2020, 41(04): 1412-1436.

DOI：10.16285/j.rsm.2019.0659

• 隧道开挖面稳定
• 非均质黏土
• 上限有限元
• 临界荷载
• 破坏机制

将刚体平动运动单元上限有限元方法(UBFEM-RTME)与程序作进一步改进,使之适应分析非均质黏土地层稳定性问题。应用该程序系统分析了地表超载作用下非均质黏土地层隧道开挖面稳定性,获得了隧道埋深比C/D、土体重度参数γD/cu0、土体强度非均质参数ρD/cu0等因素综合影响下开挖面失稳临界荷载上限解σs/cu0图表和以有效间断线网表征的地层破坏模式及其演变规律。研究表明:隧道埋深比C/D和强度非均质参数ρD/cu0对临界荷载σs/cu0及地层破坏模式影响显著;土体重度参数γD/cu0对σs/cu0影响明显,但对破坏形态影响不大。进一步展示了不同有效间断线数目及分布等网格参数下地层破坏形态的差异,解释了上限解精度提高的原因,与多块体上限法及上下限有限元法对比表明,UBFEM-RTME适宜于非均质黏土地层隧道开挖稳定性评价研究,特别是极限状态破坏模式的分析。

• 单位
  中南大学; 土木工程学院