水平互层围岩隧道破坏机理及其范围预测模型

作     者：王嘉琛 张顶立 孙振宇 方黄城 刘昌 Wang Jiachen;Zhang Dingli;Sun Zhenyu;Fang Huangcheng;Liu Chang

作者机构：北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2022年第54卷第10期

页      面：2835-2849,I0004页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(2022JBZY041) 国家自然科学基金(51738002,52208382)资助项目。 

主　　题：围岩破坏机理 互层围岩 塌落范围 理论分析 工程实例验证 

摘      要：水平互层围岩因其显著的层理构造,导致其破坏形式相较于均质围岩有较大区别.目前针对水平互层围岩的研究集中在单一破坏模式,未考虑破坏形式的多样性.为探究水平互层围岩的破坏范围,首先按其层理面划分为单层围岩进行分析,将围岩破坏分为拉破坏、楔形剪切破坏和拱形剪切破坏3种典型模式,分别建立了岩梁受拉分析模型和拱形关键块剪切分析模型进行分析,提出了相应的破坏准则,并引入塌落系数和临界高度对不同破坏模式的孕育条件进行研究,将此方法应用于矿井巷道和隧道工程实例中,与既有方法进行比较,验证了单层围岩破坏机理模型的可靠性,同时代入离层破坏算例中验证其实用性.并以此为基础,结合破坏范围层间连续条件和破坏休止条件建立水平互层围岩破坏预测模型,将上述水平互层围岩破坏模型应用于补连塔矿巷道实例.结果表明本文预测的水平互层围岩破坏范围与数值模拟结果、真实塌落情况吻合较好.研究成果可为水平互层围岩隧道支护方案设计提供理论基础.