非对称主应力环境下挤压性软岩隧道围岩压力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种非对称主应力环境的挤压性软岩隧道围岩压力计算方法，根据初始地应力场建立深部非对称主应力环境下隧道力学分析模型；根据围岩强度参数建立围岩应变软化模型和剪胀扩容模型；计算隧道开挖后断面周边不同位置围岩的塑性区半径；计算深部非对称主应力环境下围岩形变压力和围岩松动压力；将形变压力和松动压力计算结果叠加，得到作用在支护结构上的总围岩压力。本发明专利技术提出的围岩压力计算方法，考虑了深部复杂地应力场的方向性和二向不等压性，得到了引发隧道产生不均匀大变形的围岩形变压力和松动压力，计算结果更适用于指导位于深部非对称主应力环境的挤压性软岩隧道的支护结构设计。隧道的支护结构设计。隧道的支护结构设计。

【技术实现步骤摘要】
非对称主应力环境下挤压性软岩隧道围岩压力计算方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程领域，特别是一种适用于深部的非对称主应力环境下挤压性软岩隧道围岩压力计算方法。

技术介绍

[0002]围岩压力是指导隧道支护结构设计的重要依据。根据《铁路隧道设计规范》（TB10003
‑
2016），深埋隧道的围岩压力计算按松散压力考虑。然而，大量的实际工程案例表明，由高地应力引发的软岩大变形属于挤压性大变形，作用于支护结构上的荷载以形变压力为主。以规范计算的围岩松动压力为依据指导高地应力深埋软岩隧道的支护结构设计，经常会导致支护刚度不足，引发支护结构发生大变形。因此，计算挤压性软岩隧道的围岩压力时应考虑围岩的形变压力。形变压力是指洞室开挖后为了阻止洞周围岩塑性变形的发展而产生的作用在支护结构上的荷载。形变压力来源于隧道开挖后伴随的应力释放过程，其大小与隧道所处的地应力环境密切相关。
[0003]既有研究计算深埋隧道的围岩形变压力时，都只限于针对左右对称的初始应力场，其主应力分量的方向为垂直和水平。然而，受地质构造运动的影响，深部地层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于深部非对称主应力环境的挤压性软岩隧道围岩压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取初始应力场和圆形隧道半径，建立深部非对称主应力环境下隧道力学分析模型；S2、获取包括黏聚力相关参数和剪胀扩容相关参数在内的围岩强度参数，并根据黏聚力相关参数建立围岩黏聚力随塑性切向应变衰减的线性软化模型，根据剪胀扩容相关参数建立剪胀扩容模型；S3、计算隧道开挖后围岩塑性区半径与隧道断面径向变形的函数关系；S4、基于步骤S3得到的函数关系，获取深部非对称主应力环境下隧道断面不同位置的围岩形变压力和围岩松动压力的计算式；S5、将隧道断面任一位置实测的径向变形代入步骤S4的计算式中，然后将围岩形变压力和围岩松动压力的计算结果叠加，得到此时作用在该位置支护结构上的总围岩压力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，初始应力场的参数包括主应力第一分量P0、主应力第二分量λP0和主应力倾角β；其中λ是主应力分量系数，β是λP0与水平线的夹角。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，围岩的强度参数包括弹性模量E、泊松比v、地层重度γ0、内摩擦角φ、初始黏聚力c0、残余黏聚力、黏聚力软化模量M
c
和剪胀扩容系数α。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，是根据初始黏聚力c0、残余黏聚力和黏聚力软化模量M
c
，来建立围岩黏聚力随塑性切向应变衰减的线性软化模型：；其中，；式中，是围岩切向应变，θ表示圆形隧道断面不同位置与水平线的夹角；是围岩初始屈服时的切向应变，即围...

【专利技术属性】
技术研发人员：施成华，郑可跃，赵前进，彭铸，娄义黎，贾朝军，雷明锋，黄娟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：