基于D－P准则的深埋隧道破碎化分区规律研究

鲁 稳，古少枫，侯宜润

(华南理工大学土木与交通学院岩土工程系，广州 510641)

0 引言

21世纪是地下空间开发的世纪，地下空间开发以其节能安全而将取得长足的发展。大型地下电站、隧道、地铁等将随着国民经济的发展而大规模兴建。综观当今世界，有识之士已把对地下空间开发利用作为解决城市资源与环境危机的重要措施，是解决我国可持续性发展的重要途径［1］。

地下洞室开挖前，岩体在自重和构造(初始应力场)作用下处于相对稳定和平衡状态。洞室开挖后，由于开挖面处解除了约束，破坏原始平衡状态，致使地层发生应力重分布，达到新的平衡状态，称为二次应力状态［2］。此时，洞壁径向应力为零，切向应力剧增，洞周进入塑性平衡状态。围岩塑性破坏由洞周开始逐渐向深部岩体发展，直至稳定，洞周围岩形成一个松动区域，称之为松动区，或叫破碎区。松动岩体宏观主要表现为微裂隙增多，变形突然增大，内聚力、内摩擦角和变形模量降低［3］。

近年来，深部围岩轴对称破碎化分区的弹塑性解答有了长足的发展［4］，对围岩松动区进行三维有限元分析比较广泛［5－6］，而埋深对松动区半径影响的研究则相对较少。本文结合某深埋隧道工程，通过三维弹塑性有限元数值模拟，分析围岩松动区范围随隧道埋深的变化情况，以期对隧道围岩稳定性分析、确定合理的支护措施以及制定合理的开挖方案具有指导意义。

1 研究方法

圆形洞室在双向等压状态下，塑性区半径的弹塑性解答，可由以Mohr-Coulomb强度准则为极限平衡条件的修正的芬纳公式(Fenner，1938年)或卡斯特纳(H.Kastner)公式计算。……