開挖應(yīng)力狀態(tài)下隧道圍巖損傷演化及漸進破壞規(guī)律研究.pdf

1、當(dāng)前，我國隧道圍巖理論研究滯后于工程建設(shè)發(fā)展的需要。如何解決圍巖破壞機理的認(rèn)識問題，指導(dǎo)工程開挖安全、支護優(yōu)化的順利實現(xiàn)，已受到理論界和工程界日益廣泛的重視。圍巖體中包含了從微觀到細(xì)觀以至宏觀的各種尺度的缺陷(即損傷)，在外載條件下，這些缺陷不斷擴展、貫通，最終導(dǎo)致圍巖的失穩(wěn)。從理論角度考慮，隧道圍巖穩(wěn)定性評價和支護方案的選擇都有賴于圍巖損傷演化及破壞規(guī)律的研究。本文依托交通部西部交通建設(shè)科技項目“公路隧道松弛荷載預(yù)測理論與預(yù)警系統(tǒng)及設(shè)

2、計方法研究”，運用理論分析、數(shù)值模擬等手段，對“開挖應(yīng)力狀態(tài)下隧道圍巖損傷演化及漸進破壞規(guī)律”進行較深入的研究，所做的主要研究工作如下：1、基于宏觀的連續(xù)損傷力學(xué)(CDM)，以彈性波波速定義圍巖損傷，建立了巖體質(zhì)量指標(biāo)Q、RMR、BQ與圍巖初始損傷D0之間對應(yīng)關(guān)系的表達(dá)式，以及用超聲波估算各級圍巖初始損傷范圍的方法。 2、從巖體的漸進破壞特性出發(fā)，根據(jù)Hock物理試驗結(jié)果和大量圍巖穩(wěn)定性研究成果，概括隧道圍巖失穩(wěn)通常經(jīng)歷的演變

3、過程及隧道圍巖的破壞模式。圍巖失穩(wěn)的損傷力學(xué)機理就是巖體在卸荷作用下其節(jié)理、裂隙(初始損傷)隨時間逐步發(fā)展、不斷累積的漸進破壞過程。 3、基于彈性波速的圍巖損傷變量，建立脆性圍巖的損傷本構(gòu)關(guān)系；并考慮圍巖應(yīng)力的變化，分別推導(dǎo)了受拉條件下和剪切條件下的圍巖損傷演化方程。 4、以吉林省龍崗隧道為例，根據(jù)圍巖表面聲波測試和跨孔聲波測試資料，對隧道圍巖不同開挖方式、不同斷面的圍巖損傷演化進行了分析。 5、選取代表不同質(zhì)量