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摘要
基于统一强度理论和弹-脆-塑性模型,综合考虑围岩强度的中间主应力效应和脆性软化,采用摄动法建立了非静水压圆形隧道塑性区半径的解析解,继而探讨所得解析解的适用范围,并与文献复变函数法、摄动法、数值模拟和总荷载不变法进行对比,最后分析各因素对隧道塑性区形状和大小的影响规律.研究结果表明:所建立的圆形隧道塑性区半径摄动解析解为反映中间主应力效应不同程度的系列解答,可退化为理想弹塑性模型解答且得到文献中4种方法的正确性和合理性验证,适用于塑性区完全包围隧道的情况,对应的隧道塑性区为双轴对称的类椭圆,具有广泛的理论意义和工程应用价值;摄动参数对隧道类椭圆形塑性区的大小和长/短轴变化都有明显影响;隧道塑性区范围随中间主应力效应、围岩峰后强度参数的增加均显著减小,说明不考虑中间主应力效应的Mohr-Coulomb强度准则解答偏保守,弹-脆-塑性模型相比理想弹塑性模型更适合隧道塑性分析.
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单位建筑工程学院; 长安大学; 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室
