非圓形地下洞室圍巖收斂曲線近似構(gòu)建方法研究.pdf

1、隨著人口不斷增加、國家經(jīng)濟和國防建設(shè)的快速發(fā)展，地下空間的開發(fā)利用逐步展開，人們在地層中開挖各種形狀和尺寸的地下洞室、隧道和巷道等，而地下洞室開挖后其周邊圍巖的彈塑性應力和位移分布對于后期圍巖支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工以及洞室圍巖穩(wěn)定性分析有著重要影響。因此，用來表征地下洞室開挖后圍巖應力和位移關(guān)系的彈塑性圍巖收斂曲線(簡稱GRC)的研究成為地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析的重要環(huán)節(jié)。限于當前彈塑性力學發(fā)展水平，目前僅圓形洞室具有完整的圍巖收斂曲線解析

2、形式，非圓形洞室需要通過復雜的數(shù)值方法擬合。為提高非圓形洞室計算效率，拓展解析法的適用范圍，有利于收斂-約束法在非圓形地下洞室支護設(shè)計中的應用，本文基于等代圓理論探討了非圓形洞室近似解析圍巖收斂曲線(GRC)的構(gòu)建方法。
　　首先，分別推演了不考慮塑性擴容的Karstner彈塑性圍巖收斂曲線和Duncan-Fama彈塑性圍巖收斂曲線的建立過程，并對現(xiàn)有的等代圓理論作了詳細的歸納分析。其次，以直墻拱形洞室為例，采用數(shù)值方法求得非圓形

3、洞室開挖后在不同支護阻力作用下洞周圍巖的彈塑性應力和位移并繪制相應的圍巖收斂曲線，與在相同的初始條件下基于各種等代圓方法建立的近似圍巖收斂曲線(GRC)解析解做對比分析，揭示各等代圓方法的適用性。
　　然后，按照研究直墻拱形洞室的方法，分別分析矩形和曲墻拱形洞室在求解近似圍巖收斂曲線時最適用的等代圓方法，并分析跨高比、圍巖級別及洞室埋深等因素對等代圓方法選用的影響。
　　最后，引用工程實例對前文得出的結(jié)論進行分析驗證，并開展