随机裂隙不同特征对隧道围岩损伤影响分析

丁万涛，李术才，徐帮树

(山东大学岩土与结构工程研究中心，济南 250061)

0 引言

在岩体节理发育区域建设隧道工程，常常由于节理的存在而使岩体呈强各向异性力学特性。因此，利用传统方法来解决实际工程问题，往往会带来较大的误差［1］。目前，在我国西部大开发的影响下，众多的隧道工程穿越岩体节理发育密集地区，因为不连续结构面的存在及其切割方向、间距大小等因素的影响，导致施工过程中隧道拱顶、底板等关键部位出现过大变形甚至塌方现象。如:沪蓉西特长隧道龙潭隧道施工过程中，由于2组裂隙的相互切割使得开挖过程中掌子面顶部出现塌方现象，造成多人伤亡事故;三峡翻坝千秋坪隧道因为同样的原因而出现大面积塌方，所幸未有人员伤亡;连云港某隧道由于1组与隧道轴向平行的薄层板岩的存在，在施工过程中出现塌方现象等。因此，分析随机裂隙倾角、密度及其充填情况对节理岩体隧道损伤影响就显得非常重要。国内外学者从力学模型角度出发，对节理岩体开展了众多的研究，提出了离散介质模型和连续介质模型。离散介质模型又分为极限平衡理论、关键块理论、离散单元法和非连续变形分析法等;连续介质模型主要建立节理岩体的等效本构模型。上述2种模型在应用过程中，存在一定缺点。因此，众多学者结合断裂力学、损伤力学和工程地质力学，提出了节理岩体损伤力学，并从节理岩体的损伤模型本构关系、损伤演化方程及节理岩体随机各向异性等开展了众多的研究［2-7］。……