隧道圍巖非線性特征描述及其穩(wěn)定性的數(shù)值計算研究.pdf

1、隧道是修筑在具有一定應(yīng)力履歷和構(gòu)造跡象的各種圍巖介質(zhì)中的一種洞室結(jié)構(gòu)體系，正確地理解和掌握圍巖基本特征，對圍巖穩(wěn)定性做出評價，不僅關(guān)系到隧道的設(shè)計和施工方案，而且還決定著整個隧道工程的造價，而以往的線性準則存在一定局限性，因此，研究隧道巖體的強度非線性描述模型，及非線性描述特征下巖體的穩(wěn)定性情況，具有重要工程意義。
　　 論文通過收集前人資料、理論分析及數(shù)值仿真技術(shù)，對隧道圍巖非線性特征描述模型及參數(shù)確定方法、巖體線性和非線性特

2、征描述的數(shù)值實現(xiàn)、考慮圍巖非線性特征的隧道穩(wěn)定性、應(yīng)力變形特征、安全頂板厚度的確定方法等相關(guān)方面進行了相應(yīng)的系統(tǒng)研究，為工程實踐提供科學指導。
　　 探討了Hoek-Brown準則和Barton-Bandis準則與Mohr-Coulomb準則之間的關(guān)系，并提出了它們之間參數(shù)的相互轉(zhuǎn)換方法，分析了了非線性準則中各個參數(shù)對于剪切強度參數(shù)的影響。
　　 根據(jù)巖體特征建立相應(yīng)的線性和非線性巖體數(shù)值計算模型，探討了Mohr-Cou

3、lomb線性破壞準則和Hoek-Brown非線性破壞準則的數(shù)值實現(xiàn)方法，以及實施過程，并通過對巖體進行了三軸壓縮試驗的數(shù)值模擬，驗證了數(shù)值方法的可靠性，以及Hoek-Brown非線性破壞準則的優(yōu)越性。
　　 通過理論分析，推導了Hoek-Brown準則和Mohr-Coulomb準則的關(guān)系，并建立了基于Hoek-Brown準則的屈服接近度函數(shù)；通過隧道三維計算模型，編制了相應(yīng)Hoek-Brown準則的屈服接近度程序，并驗證了自編程

4、序的正確性。
　　 采用Hoek-Brown準則描述隧道圍巖的破壞特征，并理論分析了圍巖開挖后應(yīng)力和變形情況；通過FLAC3D建立了隧道開挖的數(shù)值計算模型，分析Hoek-Brown準則下，隧道圍巖的徑向位移、切向位移、剪應(yīng)變分布、和塑性區(qū)分布，并與理論結(jié)果進行對比。
　　 利用FLAC3D建立層狀隧道開挖的計算模型，分析不同側(cè)壓系數(shù)情況下層狀巖體的變形破壞情況，探討了不同情況下層狀巖體隧道的變形和應(yīng)力特征，以及相應(yīng)的破壞