The invention discloses a deep buried tunnel surrounding rock pressure calculation method comprises the following steps: constructing failure mechanism; according to the failure mechanism of motion velocity field obtained by the license; internal power and external power is equal and the upper bound analytical solution of failure load; obtain the minimum value in more than one load, namely the optimal upper bound solution. The invention proposes a downward slide wedge to collapse + angle for failure mechanism of a center rotating arc +n translational triangle \, and then the internal power and external power equation is derived and obtained the upper bound analytical solution of the failure load, failure load in multiple optimization method was adopted to achieve the minimum value, the optimal upper bound solution get. The upper bound solution is a strict upper limit value of surrounding rock pressure, which can provide a theoretical reference for the support design of this kind of Engineering structures.
【技术实现步骤摘要】
一种深埋硐室围岩压力的计算方法
本专利技术涉及岩石力学围岩压力领域,特别涉及一种深埋硐室围岩压力的计算方法。
技术介绍
在对地下工程进行分析时,一般需要研究土体的应力-应变关系,即岩土体的本构关系。在加载初期,土体将处于弹性阶段,土体的力学特性可用虎克定律描述。当应力强度增至屈服极限时,土体受力特性将由弹性阶段进入塑流阶段,即应力不变而变形将继续增大。当土体的变形增大到某一临界值时,即达到极限荷载,土体将发生滑移或破坏。极限分析法在计算过程中不需要对约束塑流的全过程进行分析,直接关注土体进入流塑状态的极限荷载。与极限平衡法和滑移线法不同,极限分析法考虑了岩土体的应力-应变关系,可以较好地描述由应力与位移表示的边界条件,从而可以得到相比于其他方法更精确的解。在运用极限分析法分析隧道支护力时,AtkinsonandPotts将圆形隧道在无粘性土中施工时需要提供的支护力限定在上限解和下限解组成的区间内,且模型试验证明了该解的有效性。Davisetal应用下限定理计算了隧道在不排水情况下的稳定系数下限解,然后构建了四种有效的浅埋隧道拱顶坍落模式,此破坏机制是AtkinsonandPotts单块体楔形坍落机制的改进,即提出了用不同角度的参数来控制不同几何形状的多个刚性块体的形状和面积,此处Davisetal的结果比AtkinsonandPotts的结果更为精确。Takemuraetal根据隧道围岩变形规律提出了一种通过角度关系表示的5个刚性块体组成的破坏机制,然后分析了土体强度随深度变化和土体各向异性对隧道极限支护力的影响,并通过具体的实验证实了所得结果的有效性。杨 ...
【技术保护点】
一种深埋硐室围岩压力的计算方法,步骤如下:步骤一:构建破坏机制;步骤二:根据破坏机制建立运动许可的速度场;步骤三:基于极限分析上限定理,由内功率与外功率相等推导并得到破坏载荷的上限解析解;步骤四:在多个破坏荷载中求得最小值,即获得最优上限解。
【技术特征摘要】
1.一种深埋硐室围岩压力的计算方法,步骤如下:步骤一:构建破坏机制;步骤二:根据破坏机制建立运动许可的速度场;步骤三:基于极限分析上限定理,由内功率与外功率相等推导并得到破坏载荷的上限解析解;步骤四:在多个破坏荷载中求得最小值,即获得最优上限解。2.根据权利要求1所述的深埋硐室围岩压力的计算方法,其特征在于:所述步骤一中,首先构建单圆弧夹层破坏机制、双圆弧夹层破坏机制、圆弧与对数螺旋线夹层破坏机制,然后根据三种破坏机制的优化结果构建最优破坏机制。3.根据权利要求2所述的深埋硐室围岩压力的计算方法,其特征在于:所述步骤一中,单圆弧夹层破坏机制由“向下滑落的楔形塌落体+以顶角为圆心的转动圆弧体+三个平动三角形体”构成,双圆弧夹层破坏机制由“向下滑落的楔形塌落体+以顶角为圆心的转动圆弧体+平动三角形体+以顶角为圆心的转动圆弧体+平动三角形体”构成,圆弧与对数螺旋线夹层破坏机制由“向下滑落的楔形塌落体+以顶角为圆心的转动圆弧体+平动三角形体+以顶角为圆心的转动对数螺旋线体+平动三角形体”构成,最优破坏机制由“向下滑落的楔形塌落体+以顶角为圆心的转动圆弧体+n个平动三角形体”构成。4.根据权利要求1所述的深埋硐室围岩压力的计算方法,其特征在于:所述步骤三中,外部功率和内部能量耗散率计算如下:①速度大小及速度间断线长度计算:V1=V0根据圆弧辐射受剪区速度场的分析得出:根据破坏机制的速度矢量图及几何三角关系得出:各速度间断线的长度递推关系为:GB=GC1②外部功率计算1)重力做功功率
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