基于Hoek-Brown强度准则深埋隧道掌子面稳定性分析

发布时间：2021-04-14 11:11

　　为了研究孔隙水压力作用下深埋隧道掌子面的稳定性,构建了深埋盾构隧道的二维刚性有限平动多块体的破坏模式,并引入了Hoek-Brown强度准则。利用极限分析得到掌子面前方土体的内部耗散能和外力做的功,利用Hoek-Brown强度准则推导得到极限支护力的目标函数,通过MATLAB数值软件的规划求解得到支护力的解,和既有文献中的成果对比,2种方法得到解的最大误差为6.7%,验证了Hoek-Brown强度准则的有效性。对各个岩体参数下深埋隧道掌子面极限支护力的变化规律进行分析,结果表明:深埋隧道掌子面前方的极限支护力随着扰动因子D和孔隙水压力系数r_u的增大而增大,随着地质强度指标GSI和参数m_i的增大而减小;破坏范围随着参数m_i和孔隙水压力系数r_u的增大而减小,而随着地质强度指标GSI和扰动因子D的增大而增大。研究结果可为岩质地层中深埋盾构隧道掌子面支护力的设计提供理论依据。 

【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020,16(06)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

深埋隧道开挖面破坏机制

几何、速度关系

基于本文方法,取刚性三角块体的数目范围为1～15,首先假定深埋隧道的开挖高度为H=10 m,岩体单轴抗压强度σci=1 MPa,地质强度指标GSI=20,mi=5,扰动因子D=0,岩体重度γ=25 kN/m3,孔隙水压力系数取ru=0,通过规划求解得到的极限支护力q的解和刚性三角块体的数目如图3所示。当块体数目等于3时极限支护力达到了31.2 kPa,块体数目继续增大时极限支护力的值基本保持不变,说明块体数目为3时计算结果的精度就能满足实际需要。给定地质强度指标GSI=10～30,将本文的解和既有文献的成果进行对比如图4所示。由图4可知,本文的解和既有文献的解随地质强度指标的变化趋势一致,且最大误差为6.7%,验证了本文方法的有效性。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3137211