基于双剪强度理论的溶洞顶板冲切破坏研究.pdf

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1、第4l卷，第2期2016年4月公路工程HighwayEngineeringV01．41，No．2Apr．，2016基于双剪强度理论的溶洞顶板冲切破坏研究苏伟(湖南省永龙高速公路建设开发有限公司，湖南永顺416700)[摘要】为了考虑中间主应力溶洞顶板发生冲切破坏的影响，引入双剪强度破坏准则，在极限分析上限定理的基础上，确立了符合溶洞顶板冲切破坏的计算模型。根据功能原理，推到出了溶洞顶板发生冲切破坏时的极限承载力和溶洞顶板安全厚度计算公式。并用工程实例进行了验证，理论计算结果与工程实际情况一致，可以为工

2、程实践提供一定的参考价值。[关键词]双剪理论；溶洞顶板；冲切破坏；安全厚度[中图分类号]U443．15[文献标识码】A【文章编号】1674—0610(2016)02—0213—04TheResearchonPunchingFailureofCaveRoofbytheTwinShearStrengthTheorySUWei(HunanProvincialYonglongExpresswayConstructionandDevelopmentCo．，Ltd．，Yongshun，Hunan416700，Ch

3、ina)[Abstract]Inordertoconsidertheeffectofintermediateprincipalstresswhenthecaveroofhavepunchingfailure，thetwinshearstrengththeoryhavebeenintroduced．Alsothepunchingfailurecalcula-tionmodelofcaveroofbeendeterminedbasedonthetheoremoftheupperboundoflimitan

4、aly-sis．Accordingtothework·energyprincipal，thecalculationformulaofultimatebearingcapacityandcaveroofsafethicknesswhentheroofhavepunchingfailure．Thetheoryresultconvincedbytheengineeringexample，SOitiscangivereferencevalueonengineeringpractice．[Keywords]th

5、etwinshearstrengththeory；caveroof；punchingfailure；safethickness．0引言随着西部大开发进程的深入，越来越多的交通工程在西部地区进行建设⋯。然而，西部地区分布大面积的岩溶地质，在桥梁工程建设过程中，由于勘察技术的限制及密集的岩溶地质，桥梁嵌岩桩基不可避免的会作用在岩溶地基上，因此，溶洞顶板的稳定性是保证工程安全的关键。目前，许多学者对该课题进行了研究。赵明华等旧’3·将溶洞顶板视为一刚性板，分别对其进行抗冲切、抗弯拉、抗剪切的验算，并得到了不

6、同破坏模式下的溶洞顶板安全厚度计算公式。在此基础上，祝方才等H1在考虑超载情况下，根据Reissner厚板理论，建立了轴对称圆板模型，以拉破坏为控制条件，导出了顶板安全厚度的解析解；曹文贵等"1采用模糊能度可靠性理论，提出基桩桩端岩溶顶板稳定性模糊能度可靠性分析方法。在众多破坏模式中，溶洞顶板发生冲切破坏最为多见，因此需对溶洞冲切破坏进行更深入的研究。赵明华等¨’基于极限分析上限定理，推导了溶洞顶板冲切破坏时的母线方程，并得到安全厚度计算表达式；雷勇等"1基于Hock-Brown岩石强度破坏准则，得到

7、了溶洞顶板发生冲切破坏时的安全厚度；戴若琪等"-考虑桩端下伏岩溶顶板冲切破坏模式，对岩溶顶板对桥梁桩基的承载性能的影响进行了分析，提出了桩端下伏岩溶顶板厚度与桩体承载力的关系。然而，以上理论研究并未考虑中间主应力对溶洞顶板冲切破坏的影响。因此，本文将引入双剪强度准则，在极限分析的基础上，对溶洞顶版发生冲切破坏时的极限承载力与安全厚度进行推导。[收稿日期】2016—01—16[作者简介]苏伟(1984一)，男，湖南冷水江人，工程师，从事高速公路隧道工程和房建工程建设管理工作。1双剪强度理论已有试验表明，

8、岩土类介质或地质材料在复杂应力条件下的强度和破坏规律具有3个重要的基本特征，即中间主应力效应、拉压差效应和区间效应。为了解决系统解决中间主应力(和静水应力)的影响和强度理论的统一性问题，俞茂宏⋯自1961年首次提出双剪理论的概念。双剪强度理论表达式如下：考虑岩石塑性时，设岩石的抗压强度为Or，抗c拉强度为Or。。令：O"t非i(1)m27(2)矿．～‘／由双剪强度可知，岩石破坏的条件为：0-t2仃-一瓦10-：+矿，)(3)当研究问题为轴对称问题时，取刚