隧道围岩最大可移动块体求解及其应用

作     者：张敏思 杨勇 王述红 查文华 

作者机构：东北大学资源与土木工程学院 东华理工大学江西省地质环境与地下空间工程研究中心 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：江西省主要学科学术和技术带头人培养计划(20212BCJ23003) 江西省地质环境与地下空间工程研究中心开放基金资助项目(JXDHJJ2022-006) 国家自然科学基金项目(52264003,51964002) 江西省“双千计划”人才资助项目(DHSQT22021002) 

主　　题：块体理论 最大关键块体 隧道工程 节理岩体 

摘      要：由于结构面的隐蔽性，目前的勘察技术无法精确获取每条结构面的定位及力学参数，仅能根据出露情况获取产状信息。而结构面的定位是求解块体的关键因素，因此有必要考虑不同定位情况下结构面与开挖面的所有组合，并找到最不利情况，为工程开挖提供预测及评价。本文在构建节理锥的基础上，提出了一种投影平移法，实现了任意柱状开挖面上最大可移动区域的求解。在此基础上，采用离散-切割-组合方法重构了曲面块体。首先，设置一组放射状虚拟结构面对锥形块体进行切割，完成块体的单元离散；其次，在面单元分类的基础上提出了曲面切割单元的详细算法。最后对切割后的单元进行分类组合，实现了曲面块体的重构。基于VC++和OpenGL开发了三维可视化程序，通过算例和工程实例验证了算法的精度、适用性及鲁棒性。最大可移动块体程序可用于隧道走向的选择，为工程设计提供依据。