具有衬砌圆形隧洞的弹塑性解

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1、第22卷第2期工程力学Vol.22No.22005年4月ENGINEERINGMECHANICSApril2005文章编号：1000-4750(2005)02-0212-06具有衬砌圆形隧洞的弹塑性解*任青文，邱颖(河海大学工程力学系，南京210098)摘要：圆形隧洞是土木工程中常见的结构。但是，以往分析无限大均匀介质中轴对称圆形隧洞应力变形和屈服区的公式，是在Mohr-Coulomb屈服条件中的第一主应力为径向应力的情况下导出的，这样做还不够全面。根据不同的工况和不同的地应力条件，正确选择Mohr-Coulomb屈服条件中的第一主

2、应力，导出衬砌和围岩的屈服范围和应力计算公式，提出第一和第二临界压力的概念，并根据临界压力给出屈服区和应力计算公式的适用范围。最后用算例比较了该方法和以往传统方法的不同。关键词：圆形隧洞；衬砌；弹塑性解；Mohr-Coulomb屈服条件；临界压力中图分类号：U45文献标识码：AELASTIC-PLASTICSOLUTIONOFCIRCULARTUNNELWITHLINER*RENQing-wen,QIUYing(CollegeofCivilEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China

3、)Abstract:Thecirculartunnelisacommonstructureincivilengineering.Engineersarealwaysconcernedaboutthestressfieldanddisplacementfieldofthelineranditssurroundingrock.Buttheformulasofstresses,displacementsandplasticrangeoftheaxisymmetriccirculartunnelintheinfiniteuniformmed

4、iumhavebeenderivedundertheassumptionthatthefirstprincipalstressinMohr-Coulombyieldfunctionisalwaysthenormaluniformforceactingontheinnerfaceofthetunnel.Theassumptionisinadequate.Inthispaper,theformulascalculatingyieldrangeandstressesarededucedbasedontheproperchoiceofthe

5、firstprincipalstressusedinMohr-Coulombyieldconditionaccordingtoloadsandinsitustresses.Theconceptoffirstandsecondcriticalpressureisintroduced,whichrelatetothediameterofthecircletunnel,thicknessoftheliner,theelasticparametersandshearstrengthofthelineranditssurroundingroc

6、k.Theofapplicabilityformulasisgainedbasedonthecriticalpressures.Anexampleisanalyzed,andtheyieldrangeversustheinnerpressureandstressdistributionarepresented.Resultsarecomparedtothosebasedonthetraditionalmethodandsignificantdisparityisobserved.Thegreaterofinnerpressure,t

7、hegreaterofthedifference.Keywords:circulartunnel;liner;elastoplasticsolution;Mohr-Coulombyieldfunction;criticalpressure———————————————收稿日期：2003-09-01；修改日期：2003-09-18基金项目：教育部科学技术研究重点项目(02123)资助作者简介：*任青文(1943)，男，浙江宁海人，教授，硕士，江苏省力学学会秘书长，从事水工结构与岩土地基稳定性研究(E-mail:qingwenren@1

8、63.com)；邱颖(1977)，女，安徽蚌埠人，博士生，从事结构工程研究具有衬砌圆形隧洞的弹塑性解2131引言[1,2][3]Fenner公式、修正的Fenner公式和KastnerP0r2rp公式给出了无限大均质体中轴对称圆形隧洞