考虑Baker准则和孔压效应的隧道掌子面支护力上限分析

作者：张道兵^*; 蔚彪; 张静; 焦倓然

来源：铁道科学与工程学报, 2020, 17(09): 2311-2319.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20190997

• 隧道掌子面
• 孔隙水压力
• Baker破坏准则
• 对数螺旋破坏机制
• 极限分析上限法

为了确定孔隙水作用下维持隧道掌子面稳定的合理支护力,基于非线性Baker破坏准则和对数螺旋破坏机制,采用考虑孔隙水压力效应的极限分析上限法,推导维持掌子面稳定所需支护力的表达式,通过程序计算支护力的最优上限解。分析相关参数对掌子面支护力和掌子面前方破坏范围的影响规律。研究结果表明:随着孔隙水压力系数增加,维持掌子面稳定所需支护力显著增大,破坏范围向掌子面靠近;Baker准则中A和T对支护力作用规律和n相反,较大的A值和T值会使支护力显著减小;破坏范围会随着A和n增大缩小,T对破坏范围不产生作用;当土体重度增加,支护力会显著增大,坍塌破坏范围会明显扩大,水位线埋深与隧道直径比值的影响趋势和土体重度一致。在饱和土体中开挖隧道,建议采取注浆等措施提高土体强度。

• 单位
  湖南科技大学; 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室