深埋隧洞應(yīng)變軟化圍巖變形及與支護(hù)相互作用機(jī)理

目錄
第1章 深埋隧洞圍巖變形及與支護(hù)相互作用的研究概述 1
1.1 引言 1
1.2 相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 巖體應(yīng)變軟化與剪脹特性研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 巖體質(zhì)量分級(jí)系統(tǒng) 5
1.2.3 圓形隧道彈塑性分析研究現(xiàn)狀 6
1.2.4 支護(hù)與圍巖相互作用研究現(xiàn)狀 10
1.3 本書(shū)主要內(nèi)容 16
第2章 基于巖體應(yīng)變軟化行為的深埋圓形隧道彈塑性分析 18
2.1 引言 18
2.2 隧洞開(kāi)挖彈塑性分析的基本假定與相關(guān)力學(xué)模型 19
2.2.1 基本假定 19
2.2.2 巖體不同峰后力學(xué)行為下的開(kāi)挖模型 19
2.3 屈服準(zhǔn)則與流動(dòng)法則 21
2.4 求解思路與具體求解流程 22
2.4.1 基本控制方程 23
2.4.2 彈性區(qū)域應(yīng)力、應(yīng)變的求解過(guò)程 23
2.4.3 塑性區(qū)域應(yīng)力、應(yīng)變的求解過(guò)程 24
2.4.4 塑性區(qū)域半徑的求解過(guò)程 26
2.4.5 求解流程及與其他研究的不同之處 27
2.5 算例驗(yàn)證 29
2.6 分析與討論 31
2.6.1 臨界塑性軟化系數(shù)對(duì)圍巖特征曲線的影響分析 31
2.6.2 剪脹系數(shù)對(duì)洞壁圍巖變形與塑性區(qū)域半徑的影響分析 32
2.7 本章 小結(jié) 34
第3章 隧洞開(kāi)挖后應(yīng)變軟化圍巖的非線性剪脹效應(yīng)分析 36
3.1 引言 36
3.2 巖石非線性剪脹模型的理論推導(dǎo) 37
3.3 圍巖應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)的求解過(guò)程 38
3.4 分析與討論 39
3.4.1 不同質(zhì)量石灰?guī)r剪脹系數(shù)的比較 40
3.4.2 塑性軟化區(qū)域與塑性殘余區(qū)域剪脹系數(shù)的分布 41
3.4.3 不同支護(hù)壓力下剪脹系數(shù)的比較 42
3.4.4 恒定剪脹模型與非線性剪脹模型下圍巖變形的比較 43
3.5 本章 小結(jié) 43
第4章 考慮圍壓卸荷路徑的應(yīng)變軟化圍巖的受力變形機(jī)理研究 45
4.1 引言 45
4.2 變化圍壓模型的理論推導(dǎo) 46
4.2.1 臨界塑性軟化系數(shù)與圍壓之間的關(guān)系 46
4.2.2 隧道開(kāi)挖后圍壓的卸荷路徑 48
4.2.3 圍巖進(jìn)入塑性殘余區(qū)域的判斷準(zhǔn)則 49
4.3 分析與討論 50
4.3.1 臨界塑性軟化系數(shù)與塑性軟化系數(shù)的變化規(guī)律 50
4.3.2 強(qiáng)度參數(shù)在塑性軟化區(qū)域內(nèi)的變化規(guī)律 52
4.3.3 徑向應(yīng)力與切向應(yīng)力在塑性區(qū)域內(nèi)的分布規(guī)律 53
4.3.4 洞壁圍巖變形與塑性區(qū)域半徑隨支護(hù)壓力的變化曲線 55
4.4 本章 小結(jié) 57
第5章 考慮中間主應(yīng)力影響的應(yīng)變軟化圍巖穩(wěn)定性分析 58
5.1 引言 58
5.2 統(tǒng)一強(qiáng)度理論介紹 59
5.3 半解析半數(shù)值方法與計(jì)算流程 60
5.3.1 塑性軟化區(qū)域內(nèi)的圍巖變形 61
5.3.2 塑性軟化區(qū)域與塑性殘余區(qū)域半徑 61
5.3.3 塑性殘余區(qū)域內(nèi)的圍巖變形 62
5.3.4 計(jì)算流程 62
5.4 算例驗(yàn)證 63
5.5 參數(shù)分析 64
5.5.1 中間主應(yīng)力影響下的圍巖變形 65
5.5.2 中間主應(yīng)力影響下的圍巖穩(wěn)定性 66
5.6 本章 小結(jié) 67
第6章 考慮開(kāi)挖面空間效應(yīng)的圍巖虛擬支護(hù)力分析 69
6.1 引言 69
6.2 考慮開(kāi)挖面空間效應(yīng)的兩階段分析法 70
6.3 圍巖虛擬支護(hù)力的求解過(guò)程 72
6.3.1 位移特征曲線的求解過(guò)程 72
6.3.2 圍巖LDP 的求解過(guò)程 73
6.3.3 位移特征曲線與圍巖LDP 的耦合 74
6.4 算例驗(yàn)證 75
6.4.1 圍巖LDP 的解法驗(yàn)證 75
6.4.2 虛擬支護(hù)力的解法驗(yàn)證 78
6.5 分析與討論 81
6.5.1 臨界塑性軟化系數(shù)的影響 81
6.5.2 初始應(yīng)力的影響 83
6.5.3 剪脹系數(shù)的影響 85
6.6 本章 小結(jié) 86
第7章 深埋高應(yīng)力下應(yīng)變軟化圍巖的臨界變形分類系統(tǒng) 88
7.1 引言 88
7.2 應(yīng)變軟化力學(xué)模型及基本假定 88
7.3 改進(jìn)的應(yīng)變軟化巖體變形分類系統(tǒng) 89
7.4 臨界應(yīng)變與臨界支護(hù)壓力的預(yù)測(cè)方法 91
7.4.1 計(jì)算流程圖 91
7.4.2 數(shù)值計(jì)算程序 93
7.5 臨界支護(hù)壓力的計(jì)算結(jié)果 95
7.5.1 非線性回歸公式 95
7.5.2 響應(yīng)面 98
7.6 臨界應(yīng)變的計(jì)算結(jié)果 101
7.6.1 達(dá)到塑性軟化與塑性殘余階段時(shí)的臨界應(yīng)變 101
7.6.2 與Sakurai 、Hoek 臨界應(yīng)變的對(duì)比結(jié)果 102
7.7 本章 小結(jié) 104
第8章 全長(zhǎng)黏結(jié)式錨桿在深埋隧洞中支護(hù)效應(yīng)的理論解 106
8.1 引言 106
8.2 問(wèn)題描述 107
8.2.1 基本假定 107
8.2.2 巖體屈服準(zhǔn)則與流動(dòng)法則 108
8.2.3 全長(zhǎng)黏結(jié)式錨桿分布狀態(tài) 108
8.2.4 隧洞掘進(jìn)時(shí)圍巖與錨桿的相互作用機(jī)理 109
8.3 全長(zhǎng)黏結(jié)式錨桿加固力學(xué)效應(yīng) 110
8.3.1 應(yīng)力平衡與位移協(xié)調(diào)方程 110
8.3.2 錨桿-砂漿界面的力學(xué)特征 112
8.3.3 錨桿托盤的力學(xué)特征 112
8.4 圍巖與錨桿的應(yīng)力、應(yīng)變預(yù)測(cè) 113
8.4.1 施加錨桿之前 113
8.4.2 施加錨桿之后 115
8.4.3 本方法相比于既有研究的優(yōu)勢(shì) 120
8.5 方法驗(yàn)證 121
8.6 分析與討論 125
8.6.1 界面剪切剛度的影響 125
8.6.2 應(yīng)變軟化效應(yīng)與支護(hù)時(shí)機(jī)的影響 128
8.6.3 錨桿托盤的影響 130
8.7 本章 小結(jié) 132
參考文獻(xiàn) 133