层状岩体中层理刚度对隧道围岩变形的影响

易金舫

摘要：层理作为岩体中的软弱面，影响隧道围岩稳定性。为研究层理参数对隧道围岩稳定性的影响，文章基于有限元软件MIDAS GTS，采用界面单元对层理进行模拟，通过调整界面单元的法向刚度以及切向刚度，以围岩位移作为指标来衡量水平层理隧道围岩稳定性，结果表明：①随着法向刚度的增加，隧道拱顶位移越来越小;②随着切向刚度的增加，隧道拱顶位移越来越大。

Abstract： As the weak surface in the rock mass， bedding affects the stability of the surrounding rock of the tunnel. In order to study the influence of bedding parameters on the stability of tunnel surrounding rock， the article， based on the finite element software MIDAS GTS， uses interface elements to simulate bedding. By adjusting the normal stiffness and tangential stiffness of the interface elements， the surrounding rock displacement is taken as the index to measure the stability of the surrounding rock of a horizontally layered tunnel. The results show that： ①As the normal stiffness increases， the tunnel vault displacement becomes smaller and smaller; ②As the tangential stiffness increases， the tunnel vault displacement becomes larger.

關键词：隧道工程;数值模拟;层理;界面单元

Key words： tunnel engineering;numerical simulation;bedding;interface element

中图分类号：U451                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）23-0127-02

0  引言

层理为岩石沿垂直方向变化所产生的层状构造，层状岩体中由于弱面即层理面的存在，岩体在受到荷载作用后，会呈现明显的不连续性，应力在传递的过程中遇到不连续的界面会发生曲折绕行或应力集中，使岩体稳定性变差。

在层状岩体中开挖隧道时，若对影响隧道稳定性因素了解不够透彻，常会导致安全问题，因此，大量学者对其进行了研究。贾蓬等[1]对含层状岩体的隧道的变形破坏特征以及隧道周边关键部位的位移进行了分析;谭鑫、傅鹤林等[2]建立了含层状岩体的隧道模型，对隧道围岩稳定性、围岩松动区范围及失稳关键部位进行了分析;唐雯钰、林杭[3]通过数值方法建立了不同锯齿高度结构面计算模型，模拟在不同法向应力情况下的直剪试验。通过查阅大量文献资料发现，对含层状岩体隧道围岩稳定性的研究手段涵盖室内模型试验、理论研究以及数值模拟研究等多方面;研究角度包括结构面产状、结构面形态、结构面参数以及结构面组数等。……