围岩侧向压力对隧道稳定性的影响研究.pdf

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1、第32卷第2期公路交通技术Vol.32No22016年4月TechnologyofHighwayandTransportApr2016DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.02.021围岩侧向压力对隧道稳定性的影响研究余灿鑫,王增立(中铁十八局集团第二工程有限公司,河北唐山063030)摘要:围岩侧压力是否对隧道稳定性产生影响,不同的理论有不同结论。轴比论观点认为,洞室形状一定时,竖向压力和水平方向的围岩压力比值和隧道洞室的稳定性密切相关。然而,有限元强度折减法计算结果则表明,泊松比(对应不同侧压力系数)与隧道的安全系数大小无

2、关。显然,这一结论与轴比论不符,也与实际不符。以某扁平隧道作为算例,采用改进的强度折减法计算不同泊松比对应的破坏形态及安全系数,计算结果表明:泊松比对隧道的破坏形态及安全性有影响,侧压力越大,则越容易发生边墙破坏;侧向压力越小,则越容易发生拱部破坏。关键词:隧道;稳定性;强度折减法;泊松比文章编号:1009-6477(2016)02-0093-05中图分类号:U452.1+2文献标识码:AResearchonInfluencesofSidePressureofWallRocksonStabilityofTunnelsYUCanxin,WANGZengl

3、iAbstract:Forinfluencesofthesidepressureofwallrocksonstabilityoftunnels,differenttheoriesdrawdifferentconclusions.Intheviewpointoftheaxialratiotheory,whentheshapeofcavernsisfixed,theratioofverticalpressuretothepressureonwallrocksinhorizontaldirectioniscloselyrelatedtostabilityof

4、tunnelcaverns.However,thecalculationresultsofthefiniteelementshearstrengthreductionmethodshowthatthePoisson'sratio(correspondingtodifferentsidepressurecoefficients)isirrelevanttothesafetyfactorsoftunnels.Obviouslythisconclusionisinconsistentwiththeaxialratiotheoryandpracticality

5、.Withsomeflattunnelasanexample,thispaperadoptsthemodifiedstrengthreductionmethodtocalculatefailuremodesandsafetyfactorscorrespondingtodifferentPoisson'sratios,andthecalculationresultsshowthatthePoisson'sratioaffectsfailuremodesandsafetyoftunnels,thehigherthesidepressure,theeasie

6、rthefailureofsidewalloccurs;thelowerthesidepressure,theeasierthefailureofarcoccurs.Keywords:tunnel;stability;strengthreductionmethod;Poisson'sratio1问题提出[1]上世纪80年代,于学馥等提出了轴比论。该理论有如下一些比较重要的结论。1)当a/b=λ=υ/(1-υ)时,隧道为受力的最优轴比,整个隧道围岩周围压应力均匀分布,不出现拉应力,出现的最大应力值最小。式中:a、b分别为椭圆隧道的短半轴和长半轴;λ为侧压

7、力系数;υ为土体泊松比。某隧道椭圆形洞室受力示意如图1所示。2)当a/b=2λ/(1-λ)=2υ/(1-2υ)时,在边注:qx为水平方向侧压力,qz为竖向侧压力系数,θ为极角,r0为极径。墙产生零应力,整个隧道仍不产生拉应力。图1椭圆形洞室受力示意收稿日期:2015-10-19作者简介:余灿鑫(1984-),男,四川省绵阳市人,本科,工程师。94公路交通技术第32卷随着计算力学的发展,自上世纪70年代起,采针对以往强度折减法存在的问题,文献[9]提用有限元强度折减法计算隧道安全系数的技术方法出了改进的强度折减法。即为使强度折减后,材料不断兴起,这种方法

8、最初用于边坡稳定性计算,由于抗剪强度安全储备大小及抗拉强度安全储备大小都其与理论解非常吻合,故

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