基于Z-P屈服准则隧道围岩稳定性的单元安全系数法分析

发布时间：2018-11-20 10:54

【摘要】：传统围岩稳定性的失稳判别方法只能用于判别围岩是否发生破坏,但无法定量反映围岩破坏的程度。文章引入工程中安全系数的概念,基于Z-P屈服准则以及广义冯·米赛斯屈服准则形式的统一表达式,通过理论分析,推导了在三维弹塑性有限元基础上考虑岩体损伤特性的单元安全系数表达式,建立了隧道围岩稳定评价的量化指标;并结合工程实例建立了隧道开挖模型,进行了数值模拟。计算结果表明:越靠近隧道开挖面,岩体损伤程度越大,安全系数越小,岩体的破坏程度也就越大;同时单元安全系数小于1的范围与计算得到的围岩塑性破坏区范围以及围岩发生损伤的区域大致相同,从而验证了所推导的Z-P屈服准则下单元安全系数计算公式的正确性。
[Abstract]:The traditional method of judging the instability of surrounding rock can only be used to judge whether the failure of surrounding rock occurs, but it can not quantitatively reflect the degree of failure of surrounding rock. This paper introduces the concept of safety factor in engineering, based on the unified expression of Z-P yield criterion and generalized von Mises yield criterion, through theoretical analysis, On the basis of three-dimensional elastic-plastic finite element method, the expression of element safety factor considering the damage characteristics of rock mass is derived, and the quantitative index of tunnel surrounding rock stability evaluation is established. The tunnel excavation model is established and the numerical simulation is carried out. The results show that: the closer the tunnel excavation face, the greater the damage degree of rock mass, the smaller the safety factor, the greater the damage degree of rock mass. At the same time, the range of element safety factor less than 1 is approximately the same as the range of plastic failure zone of surrounding rock and the region of surrounding rock damage, which verifies the correctness of the calculation formula of element safety factor under Z-P yield criterion.
【作者单位】： 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司;长江勘测规划设计研究院;
【基金】：国家重点基础研究发展计划973项目(2010CB732005) 国家自然科学基金重大研究计划(91215301);国家自然科学基金资助项目(51279136,51209164) 中央高校基本科研业务费专项资金(No.2012206020203)
【分类号】：U451.2

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2344714