文档介绍：第 22 卷
第 4 期
地
下
空
间
Vol. 22
No . 4
2002 年 12 月
UNDERGROUND SPACE
Dec. 2002
文章编号: 1001
831X( 2002) 04
306
04
锚喷支护隧道围岩稳定性粘弹性分析及应用
吴
波,
高
波
( 西南交通大学土木工程学院, 成都
610031)
摘
要: 本文基于隧洞围岩和支护相互作用的粘弹性理论解, 探讨了锚喷支护隧道围岩的
稳定性, 并对西气东输某管线隧道进行了详细的分析, 取得了令人满意的结果, 可供其它类似工
程参考。
关键词: 隧道; 锚喷支护; 围岩稳定性; 粘弹性
中图分类号 U451. 1+ . 2
文献标识码: A
般性, 在阐明围岩
支护相互作用机理方面提供了
l
前言
有效方法, 在解决某些实际工程问题时, 通过解析
洞体开挖以后, 原岩在洞周处的初始地应力被解也能取得较为满意的结果, 本文对西气东输某锚
释放, 使洞周附近围岩的应力重新分布, 同时引起喷支护隧道围岩稳定性的分析就是在这种情况下
毛洞的变形。事实上, 洞周围岩的变形并不是在瞬的一个较好范例。
间就完成的, 而是随时间的推移不断发展, 如果不
2
隧道围岩的粘弹性解
适时支护, 最后可能在成洞过了一定时日之后才失
稳和坍塌破坏。就围岩和支护的相互作用而言, 毛 2. 1
应力及变形解
洞开挖后其瞬时弹性变形是在支护之前就已经产
生并完成, 它对随后的支护受力没有什么影响, 作
用在支护上的地层压力主要是围岩蠕变引起的对
支护的一种变形压力( 包括小部分的地层松动压
力) , 当围岩
支护系统的变形逐步趋于稳定的同
时, 围岩与支护间作用的变形压力仍有进一步增长
的趋势, 它反映了在变形稳定后因围岩应力不断松图 1
Poying- Thomson 模型
弛和衰减使地层压力仍有一定幅度的发展变化, 如
果不及时支护或支护受力后破坏, 则形变压力将进选取在岩体工程中得到广泛应用的鲍埃丁
一步发展, 导致产生更大的松动压力, 造成极其危汤姆逊( Poyting- Thomson) 三参数流变本构模型( 见
险的后果。因此, 只有认为围岩变形是随时间而发图 1) , 假定围岩体积变形是弹性的, 不考虑支护材
展的, 才能充分地阐明其与支护相互作用的受力机料的流变性, 初始地应力呈静水压力状态时的轴对
理, 在考虑这类隧洞的受力和变形机理时必须计入称情况。求解隧洞围岩的应力及变形的粘弹性解,
岩土体的流变效应, 这已被大量的工程实践所证一般是通过弹性
粘弹性对应原理, 并将所得结果
实。利用拉普拉斯变换反演之, 即得同一边界条件下该
有限元法虽然可以大大突破解析解中假定的问题的粘弹性解。为了能更简明阐述问题, 文中略
限制, 解决不少复杂的岩土工程问题, 但解析解往去了详细的推导过程, 具体的推导过程可参见文献
往能提供一系列规律性的认识, 所得结论不失其一[ 1] , 下面直接给出有关问题的解答。
收稿日期: 20