深埋隧洞卸荷过程中围岩应力变形的时间效应

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1、第31卷增刊1岩土力学Vol.31Supp.12010年8月RockandSoilMechanicsAug.2010文章编号：1000－7598(2010)增刊1－0028－07深埋隧洞卸荷过程中围岩应力变形的时间效应1,2222范鹏贤，王明洋，李文培，陈明雄（1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221008；2.解放军理工大学工程兵工程学院，南京210007）摘要：深埋圆形隧洞围岩的应力应变状态是深地下工程设计的重要参考依据。针对岩体内部的缺陷引起的应力集中和松弛，建立了局部附加应力与缺陷尺度和卸载时间之间的联系，得到圆形隧洞在卸载时围岩破坏前遵循的一系列

2、方程，进而推导出围岩变形的解析积分表达式。将围岩应力应变的时间效应分为卸载阶段和应力松弛阶段，通过逐步逼近法分别求解了围岩的应力和变形的近似解析表达式。该近似解析式考虑了岩体内部缺陷处应力集中的影响和卸载的时间效应，可用来考察不同半径处缺陷应力集中和卸载快慢对应力变形状态的影响。计算表明，围岩内部在卸载过程中和卸载完成后均存在局部附加拉应力集中，围岩变形在卸载完成后仍会进一步增加。关键词：圆形隧洞；围岩；卸载；应力应变中图分类号：TU443文献标识码：ATimeeffectofstressanddeformationofsurroundingrockofcirculartunnels

3、duringunloading1,2222FANPeng-xian，WANGMing-yang，LIWen-pei，CHENMing-xiong（1.StateKeyLaboratoryforGeomechanicsandDeepUndergroundEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou,Jiangsu221008,China;2.EngineeringInstituteofEngineeringCorps,PLAUniversityofScience&Technology,Nanjing210007,China）

4、Abstract:Thestressstateanddeformationofsurroundingrockofdeep-seatedtunnelsareveryimportanttodesignofundergroundengineering.Withconsiderationofthestressconcentrationandrelaxationinducedbythenonuniformities,aseriesofequationsforthesurroundingrockfollowsinthedeformingprocess,includingtherelationsh

5、ipbetweenexcessstressandnonuniformitysizeandunloadingduration,isestablishedtodeducetheanalyticexpressionofdeformationofsurroundingrock.Thewholedeformingprocessisdividedintotwostages:theunloadingstageandthestressrelaxationstage.Andtheapproximateanalyticexpressionsofstressanddeformationaresolvedb

6、ysuccessiveapproximationmethod.Thesolutionstakethestressconcentrationandtimeeffectofunloadingintoaccount;andtheyreflecttheinfluenceofnonuniformityandunloadingdurationonthestressanddeformationofsurroundingrock.Analyticalresultsshowthatthelocalexcesstensilestressconcentrationsappearsinsurrounding

7、rocksinandaftertheunloadingprocess;andthedeformationhaveaadditionalincreaseafterunloading.Keywords:circulartunnel;surroundingrock;unloading;stressandstrain传统应力应变分析的方程建立在连续、均质的1引言假定之上，通常将地下工程简化为各向同性无限均地下工程围岩的应力应变状态是工程设计的重匀介质中的圆形截面隧