文档介绍：变埋深下软弱破碎隧道围岩渐进性破坏试验与数值模拟朱合华1,2,黄锋1,2,徐前卫1,3(,上海200092;,上海200092;,上海200030)摘要:以一定范围内埋深(25~60m)的3车道公路隧道软弱破碎围岩(公路隧道IV级)为研究对象,研制相似模型材料和配套试验设备,再现开挖后围岩的渐进性破坏全过程,分析不同埋深下围岩的应力场特征。通过模型材料室内试验获取岩体相关计算参数,引入弹塑性损伤本构模型对试验工况进行有限元数值模拟,计算结果与模型试验吻合较好。综合模型试验和数值模拟结果,可以得出以下结论:(1)围岩破坏区是隧道塌落荷载的来源,主要集中在拱顶上方区域,在两侧边墙下方和拱底也有局部存在;(2)隧道埋深对围岩破坏区域大小有重要影响,随着埋深的增大,围岩破坏区域呈渐进扩大趋势;(3)围岩内的周向应力在隧道开挖后先升高而后逐渐降低,其最大值所在位置即对应压力拱位置,且该位置随着破坏区域的扩大而不断向围岩内部移动,形成动态压力拱现象;(4)通过对围岩内部周向应力最大值的测试来获取隧道压力拱范围,并进而确定围岩塌落荷载大小,这在理论上是可行的。关键词:隧道工程;围岩;渐进性破坏;模型试验;数值模拟;开挖损伤区中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:1000–6915(2010)06–1113–10MODELTESTANDNUMERICALSIMULATIONFORPROGRESSIVEFAILUREOFWEAKANDFRACTUREDTUNNELSURROUNDINGROCKUNDERDIFFERENTOVERBURDENDEPTHSZHUHehua1,2,HUANGFeng1,2,XUQianwei1,3(,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;,?1114?岩石力学与工程学报2010年OceanandCivilEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Bytakingtheweakandfracturedsurroundingrock(definedasclassIVbytheroadtunnelcodeofChina)forthethree-lanehighwaytunnelwithoverburdendepthsof25–60m,similarmaterialsandmodeltestequipmentsaredevelopedtoreproducethewholeprocessofprogressivefailureofsurroundingrockafterexcavation;,anelastoplasticdamageconstitutivemodelisintroducedtosimulatesomecasesofmodeltestbyFEM;,theconclusionscanbedrawnasfollows:(1)Thefailurezoneofsurroundingrockisthesourceoftunnelcollapseload,anditisdistributedmainlyabovethevaultaswellaspartiallyatthebottomofbothsidewallsandarchbottom.(2)Theoverburdendepthhasgreatinfluenceonthedimensionsofprogressivefailure