变埋深下软弱破碎隧道围岩渐进性破坏试验与数值模拟

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内容简介

　　以一定范围内埋深(25-60 m)的3车道公路隧道软弱破碎围岩（公路隧道IV级)为研究对象，研制相似模型材料和配套试验设备，再现开挖后围岩的渐进性破坏全过程，分析不同埋深下围岩的应力场特征。通过模型材料室内试验获取岩体相关计算参数，引入弹塑性损伤本构模型对试验工况进行有限元数值模拟，计算结果与模型试验吻合较好。综合模型试验和数值模拟结果，可以得出以下结论：(1)围岩破坏区是隧道塌落荷载的来源，主要集中在拱顶上方区域，在两侧边墙下方和拱底也有局部存在；f2)隧道埋深对围岩破坏区域大小有重要影响，随着埋深的增大，围岩破坏区域呈渐进扩大趋势；(3)围岩内的周向应力在隧道开挖后先升高而后逐渐降低，其最大值所在位置即对应压力拱位置，且该位置随着破坏区域的扩大而不断向围岩内部移动，形成动态压力拱现象：(4)通过对围岩内部周向应力最大值的测试来获取隧道压力拱范围，并进而确定围岩塌落荷载大小，这在理论上是可行的。

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