基于峰后特征的深部隧道围岩分层断裂数值分析-论文.pdf

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1、第41卷第9期湖南大学学报(自然科学版)Vo1．41，No．92O14年9月JournalofHunanUniversity(NaturalSciences)Sep．2014文章编号：1674—2974(2014)09—0079—07基于峰后特征的深部隧道围岩分层断裂数值分析苏永华什，毛克明，梁斌，付雄，贺炜。(1．湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；2．长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙41o114)摘要：为了揭示深部隧道工程围岩的分层断裂机理而展开数值实验研究．分析了深部地层岩体历史及赋存环境，认为深部岩体在力学上处

2、于峰后阶段，根据岩石峰后应力一应变特征选定了围岩的峰后特征指标及其开挖响应方程．建立了数值实验模型，设计了开挖数值模拟的围岩响应监控方案．完成了大量的开挖数值模拟，实现了深部围岩分层断裂现象在数值模拟中的重现．基于实验中围岩应力、变形分布的全程监测结果，在确定围岩分层断裂产生条件的基础上，进一步研究得到了围岩分层断裂层数、分层断裂圈半径、最大峰值应力等参数与峰后特征指标的关系．根据地下结构开挖围岩应力重分布及岩石力学破裂机理，分析了分层断裂中次生自由面、多重似开挖面形成的力学机制．所得数值模拟结果，为深部工程围岩的分层断裂提供了验

3、证依据，消解了长期以来数值模拟中没有观察到分层断裂现象的困惑．关键词：深部隧道；分层断裂；应变软化；峰后脆性；力学机制中图分类号：TU458文献标识码：ANumericalAnalysisoftheLayeredFracturewithinSurroundingRockinDeepTunnelBasedonPost—brittlenessSUYong-hua”。MAoKe—ming，LIANGBin。FUXiong，HEWei(1．CollegeofCivilEngineering，HunanUniv。Changsha．Hunan

4、410082，China；2．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture．ChangshaUnivofScience&Technology。Changsha-Hunan410114。China)Abstract：Numericalsimulationresearchhasbeenconductedinordertorevealthemechanismofthelayeredfracturewithinsurroundingrockindeep—buriedtunne1．Analysisofthe

5、historyoftherockmassanditsenvironmentsuggeststhatthemechanismofthedeeprockmasswaslocatedinthepost—peakstage，thepost·。peakcharacteristicindexesandtheexcavationresponseequationswereselectedbasedonthepost。peakstress—straincharactersofrockmass．Anumericalmodelwasestablishe

6、d，amonitoringschemeofsurroundingrockresponsewasdesignedwhichwascausedbyexcavation，andafairamountofexcavationwascompletedbynumericalsimulationmethod。andthephenomenonoflayeredfracturewithinsurround—ingrockwasreproducedinthenumericalsimulation．Accordingtothemonitoringres

7、ultsabouttherockstressanddeformationdistributionfromtheexperiment，andbasedonthecriticalconditionsunderwhichthelayeredfractureinsurroundingrockwasemerged，therelationshipofthefractUrelayernumberofsur—roundingrock，theradiusoflayeredfracturezoneandthemaximumpeakstresswith

8、thepost—peakcharac一*收稿日期：2013-12-19基金项目：国家自然科学基金资助项目(51378195，51078136)l深部岩土力学与地下工程国家重点实验室资助项目(SKLGDUEK0915)作者简介：苏永华(1966一)，