深埋隧洞應變軟化圍巖變形及與支護相互作用機理

目錄
第1章 深埋隧洞圍巖變形及與支護相互作用的研究概述 1
1.1 引言 1
1.2 相關領域國內外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 巖體應變軟化與剪脹特性研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 巖體質量分級系統(tǒng) 5
1.2.3 圓形隧道彈塑性分析研究現(xiàn)狀 6
1.2.4 支護與圍巖相互作用研究現(xiàn)狀 10
1.3 本書主要內容 16
第2章 基于巖體應變軟化行為的深埋圓形隧道彈塑性分析 18
2.1 引言 18
2.2 隧洞開挖彈塑性分析的基本假定與相關力學模型 19
2.2.1 基本假定 19
2.2.2 巖體不同峰后力學行為下的開挖模型 19
2.3 屈服準則與流動法則 21
2.4 求解思路與具體求解流程 22
2.4.1 基本控制方程 23
2.4.2 彈性區(qū)域應力、應變的求解過程 23
2.4.3 塑性區(qū)域應力、應變的求解過程 24
2.4.4 塑性區(qū)域半徑的求解過程 26
2.4.5 求解流程及與其他研究的不同之處 27
2.5 算例驗證 29
2.6 分析與討論 31
2.6.1 臨界塑性軟化系數(shù)對圍巖特征曲線的影響分析 31
2.6.2 剪脹系數(shù)對洞壁圍巖變形與塑性區(qū)域半徑的影響分析 32
2.7 本章 小結 34
第3章 隧洞開挖后應變軟化圍巖的非線性剪脹效應分析 36
3.1 引言 36
3.2 巖石非線性剪脹模型的理論推導 37
3.3 圍巖應力、應變場的求解過程 38
3.4 分析與討論 39
3.4.1 不同質量石灰?guī)r剪脹系數(shù)的比較 40
3.4.2 塑性軟化區(qū)域與塑性殘余區(qū)域剪脹系數(shù)的分布 41
3.4.3 不同支護壓力下剪脹系數(shù)的比較 42
3.4.4 恒定剪脹模型與非線性剪脹模型下圍巖變形的比較 43
3.5 本章 小結 43
第4章 考慮圍壓卸荷路徑的應變軟化圍巖的受力變形機理研究 45
4.1 引言 45
4.2 變化圍壓模型的理論推導 46
4.2.1 臨界塑性軟化系數(shù)與圍壓之間的關系 46
4.2.2 隧道開挖后圍壓的卸荷路徑 48
4.2.3 圍巖進入塑性殘余區(qū)域的判斷準則 49
4.3 分析與討論 50
4.3.1 臨界塑性軟化系數(shù)與塑性軟化系數(shù)的變化規(guī)律 50
4.3.2 強度參數(shù)在塑性軟化區(qū)域內的變化規(guī)律 52
4.3.3 徑向應力與切向應力在塑性區(qū)域內的分布規(guī)律 53
4.3.4 洞壁圍巖變形與塑性區(qū)域半徑隨支護壓力的變化曲線 55
4.4 本章 小結 57
第5章 考慮中間主應力影響的應變軟化圍巖穩(wěn)定性分析 58
5.1 引言 58
5.2 統(tǒng)一強度理論介紹 59
5.3 半解析半數(shù)值方法與計算流程 60
5.3.1 塑性軟化區(qū)域內的圍巖變形 61
5.3.2 塑性軟化區(qū)域與塑性殘余區(qū)域半徑 61
5.3.3 塑性殘余區(qū)域內的圍巖變形 62
5.3.4 計算流程 62
5.4 算例驗證 63
5.5 參數(shù)分析 64
5.5.1 中間主應力影響下的圍巖變形 65
5.5.2 中間主應力影響下的圍巖穩(wěn)定性 66
5.6 本章 小結 67
第6章 考慮開挖面空間效應的圍巖虛擬支護力分析 69
6.1 引言 69
6.2 考慮開挖面空間效應的兩階段分析法 70
6.3 圍巖虛擬支護力的求解過程 72
6.3.1 位移特征曲線的求解過程 72
6.3.2 圍巖LDP 的求解過程 73
6.3.3 位移特征曲線與圍巖LDP 的耦合 74
6.4 算例驗證 75
6.4.1 圍巖LDP 的解法驗證 75
6.4.2 虛擬支護力的解法驗證 78
6.5 分析與討論 81
6.5.1 臨界塑性軟化系數(shù)的影響 81
6.5.2 初始應力的影響 83
6.5.3 剪脹系數(shù)的影響 85
6.6 本章 小結 86
第7章 深埋高應力下應變軟化圍巖的臨界變形分類系統(tǒng) 88
7.1 引言 88
7.2 應變軟化力學模型及基本假定 88
7.3 改進的應變軟化巖體變形分類系統(tǒng) 89
7.4 臨界應變與臨界支護壓力的預測方法 91
7.4.1 計算流程圖 91
7.4.2 數(shù)值計算程序 93
7.5 臨界支護壓力的計算結果 95
7.5.1 非線性回歸公式 95
7.5.2 響應面 98
7.6 臨界應變的計算結果 101
7.6.1 達到塑性軟化與塑性殘余階段時的臨界應變 101
7.6.2 與Sakurai 、Hoek 臨界應變的對比結果 102
7.7 本章 小結 104
第8章 全長黏結式錨桿在深埋隧洞中支護效應的理論解 106
8.1 引言 106
8.2 問題描述 107
8.2.1 基本假定 107
8.2.2 巖體屈服準則與流動法則 108
8.2.3 全長黏結式錨桿分布狀態(tài) 108
8.2.4 隧洞掘進時圍巖與錨桿的相互作用機理 109
8.3 全長黏結式錨桿加固力學效應 110
8.3.1 應力平衡與位移協(xié)調方程 110
8.3.2 錨桿-砂漿界面的力學特征 112
8.3.3 錨桿托盤的力學特征 112
8.4 圍巖與錨桿的應力、應變預測 113
8.4.1 施加錨桿之前 113
8.4.2 施加錨桿之后 115
8.4.3 本方法相比于既有研究的優(yōu)勢 120
8.5 方法驗證 121
8.6 分析與討論 125
8.6.1 界面剪切剛度的影響 125
8.6.2 應變軟化效應與支護時機的影響 128
8.6.3 錨桿托盤的影響 130
8.7 本章 小結 132
參考文獻 133