非轴对称外荷载条件下深埋隧洞变形特征研究

作     者：孟庄涵 王玉涛 田延哲 赵一燕 MENG Zhuanghan;WANG Yutao;TIAN Yanzhe;ZHAO Yiyan

作者机构：中煤科工生态环境科技有限公司北京100013 西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048 

出 版 物：《中国矿业》 (China Mining Magazine)

年 卷 期：2024年第33卷第S1期

页      面：421-427页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中国煤炭科工集团有限公司科技创新创业资金专项项目资助(编号:2019-2-ZD005) 中煤科工生态环境科技有限公司“科技创新基金”项目资助(编号:0206KGST0028) 

主　　题：非轴对称外荷载 圆形隧洞 非圆形隧洞 侧压系数 离散元 

摘      要：为研究非轴对称外荷载条件的地下典型隧洞变形特征,基于圆形隧洞、非圆形隧洞的解析解,总结了洞壁应力、位移的影响因子;采用数值模拟,建立变侧压系数下三种非圆形隧洞离散元模型,得到隧洞岩体的应力、位移、破裂分布模式。研究结果表明:对于圆形隧洞,洞壁上应力差最大,最易发生破坏;总应力集中系数变化特征为变量侧压系数的单调函数;径向位移对围岩稳定性起主导作用。对于非圆形隧洞,侧压系数的增大,围岩的主导位移由垂直位移转变为水平位移;侧压系数从0.5→1.0→2.0变化时,最大主应力由边墙转移至拱顶,最小主应力始终集中在边墙洞周;同外荷载、同侧压系数时,城门洞隧洞围岩破坏形式简单,塑性区半径小,矩形隧洞围岩破坏形式复杂,塑性区半径大,椭圆形隧洞在侧压系数小于1时边墙塑性区半径最大。