不同尺寸的圆形隧洞剪切应变局部化过程模拟

作     者：王学滨 潘一山 陶帅 WANG Xue-bin;PAN Yis-han;TAO Shuai

作者机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 

出 版 物：《中国地质灾害与防治学报》 (The Chinese Journal of Geological Hazard and Control)

年 卷 期：2009年第20卷第4期

页      面：101-108页

学科分类：0709[理学-地质学] 081803[工学-地质工程] 07[理学] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目(50490275) 青年基金项目(50309004) 

主　　题：圆形隧洞 剪切应变局部化 剪切带 V形坑 静水压力 直径 尺寸效应 

摘      要：利用FLAC模拟了两个不同直径圆形隧洞的剪切应变局部化过程。为了模拟隧洞开挖,利用编写的FISH函数删除隧洞内部的单元。岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。本文的模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直至达到静力平衡状态;然后,利用编写的FISH函数,开挖隧洞;最后,计算重新开始,直至达到静力平衡状态(对于小孔隧洞)或者塑性流动状态(对于大孔隧洞)。模拟结果表明,多个狗耳形或V形坑在小孔隧洞周边附近产生,最终,围岩处于平衡状态。这一结果与陆家佑和王昌明(1994)的实验结果及许多现场观察结果一致。对于大孔隧洞,由于在围岩中出现了多条剪切带,因而隧洞的整个断面均遭到了破坏。这一现象与现场观察到的猛烈破坏现象类似。隧洞的剪切应变局部化受隧洞尺寸的影响。