變埋深下軟弱破碎隧道圍巖漸進性破壞試驗與數(shù)值模擬

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內容簡介

　　以一定范圍內埋深(25-60 m)的3車道公路隧道軟弱破碎圍巖（公路隧道IV級)為研究對象，研制相似模型材料和配套試驗設備，再現(xiàn)開挖后圍巖的漸進性破壞全過程，分析不同埋深下圍巖的應力場特征。通過模型材料室內試驗獲取巖體相關計算參數(shù)，引入彈塑性損傷本構模型對試驗工況進行有限元數(shù)值模擬，計算結果與模型試驗吻合較好。綜合模型試驗和數(shù)值模擬結果，可以得出以下結論：(1)圍巖破壞區(qū)是隧道塌落荷載的來源，主要集中在拱頂上方區(qū)域，在兩側邊墻下方和拱底也有局部存在；f2)隧道埋深對圍巖破壞區(qū)域大小有重要影響，隨著埋深的增大，圍巖破壞區(qū)域呈漸進擴大趨勢；(3)圍巖內的周向應力在隧道開挖后先升高而后逐漸降低，其最大值所在位置即對應壓力拱位置，且該位置隨著破壞區(qū)域的擴大而不斷向圍巖內部移動，形成動態(tài)壓力拱現(xiàn)象：(4)通過對圍巖內部周向應力最大值的測試來獲取隧道壓力拱范圍，并進而確定圍巖塌落荷載大小，這在理論上是可行的。

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