開挖應力狀態下隧道圍巖損傷演化及漸進破壞規律研究.pdf

1、當前，我國隧道圍巖理論研究滯后于工程建設發展的需要。如何解決圍巖破壞機理的認識問題，指導工程開挖安全、支護優化的順利實現，已受到理論界和工程界日益廣泛的重視。圍巖體中包含了從微觀到細觀以至宏觀的各種尺度的缺陷(即損傷)，在外載條件下，這些缺陷不斷擴展、貫通，最終導致圍巖的失穩。從理論角度考慮，隧道圍巖穩定性評價和支護方案的選擇都有賴于圍巖損傷演化及破壞規律的研究。本文依托交通部西部交通建設科技項目“公路隧道松弛荷載預測理論與預警系統及設

2、計方法研究”，運用理論分析、數值模擬等手段，對“開挖應力狀態下隧道圍巖損傷演化及漸進破壞規律”進行較深入的研究，所做的主要研究工作如下：1、基于宏觀的連續損傷力學(CDM)，以彈性波波速定義圍巖損傷，建立了巖體質量指標Q、RMR、BQ與圍巖初始損傷D0之間對應關系的表達式，以及用超聲波估算各級圍巖初始損傷范圍的方法。 2、從巖體的漸進破壞特性出發，根據Hock物理試驗結果和大量圍巖穩定性研究成果，概括隧道圍巖失穩通常經歷的演變

3、過程及隧道圍巖的破壞模式。圍巖失穩的損傷力學機理就是巖體在卸荷作用下其節理、裂隙(初始損傷)隨時間逐步發展、不斷累積的漸進破壞過程。 3、基于彈性波速的圍巖損傷變量，建立脆性圍巖的損傷本構關系；并考慮圍巖應力的變化，分別推導了受拉條件下和剪切條件下的圍巖損傷演化方程。 4、以吉林省龍崗隧道為例，根據圍巖表面聲波測試和跨孔聲波測試資料，對隧道圍巖不同開挖方式、不同斷面的圍巖損傷演化進行了分析。 5、選取代表不同質量