基于H-B准则的隧道围岩松动圈分析研究

摘要

隧道在开挖过程中，由于开挖的扰动作用致使围岩应力重分布而产生了围岩松动圈。松动圈的发生、发展及稳定决定了围岩的稳定性及支护的难易程度，松动圈越大，稳定性越差，支护也越难。
　　本文采用H-B强度准则推导得出的围岩松动圈厚度计算公式，对围岩松动圈分布范围进行了研究，主要内容及结论如下:(1)研究松动圈理论的提出及发展，分析弹性理论、塑性理论及弹塑性理论计算围岩松动圈的厚度公式的优缺点及适用性。(2)以弹塑性理论计算为基础，利用H-B强度准则推导围岩松动圈厚度的计算公式，依据参数选取的具体方法估算相应参数，代入计算公式中得出周岩塑性区的半径，进而应用到松动圈厚度计算方法中，以确定隧道围岩松动圈的分布范围。(3)本论文以某隧道工程为例，选取隧道典型断面ZK204+930和ZK205+490，运用理论计算、数值模拟、围岩现场量测相结合的方法得出:在Ⅳ级围岩段松动圈范围在0.8～1.6m之间，在Ⅴ级围岩段松动圈范围在0.8～2m之间。分析结果显示，理论计算、数值模拟与现场量测数据所得的松动圈范围数值有很好的一致性。证明了基于H-B准则推导的圆形断面隧道围岩松动圈厚度的计算公式，可以方便准确的计算出松动圈厚度，为合理选取支护参数、支护类型以及确定支护施工作业时间提供理论依据，在实际工程应用中有很好的适用性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外现状

1．3 研究目的

1．4 研究内容

2 隧道围岩松动圈支护理论

2．1 松动圈理论的形成与发展

2．1．1 松动圈理论的形成

2．1．2 松动圈支护理论的发展

2．2 隧道围岩松动圈的计算方法

2．2．1 弹性力学计算方法

2．2．2 塑性力学计算方法

2．2．3 弹塑性计算方法

2．3 本章小结

3 基于H-B准则的隧道围岩松动圈计算

3．1 H-B准则的提出与发展

3．2 基于H-B准则的隧道围岩松动圈的理论分析

3．2．1 H-B经验准则基本公式

3．2．2 基于H-B强度准则求解松动圈半径

3．2．3 H-B强度准则参数选取确定

3．3 本章小结

4 工程实例

4．1 工程概况

4．1．1 工程地质条件

4．1．2 设计参数

4．2 隧道围岩松动圈厚度的理论计算

4．2．1 ZK204+930断面

4．2．2 ZK205+490断面

4．3 隧道数值模拟计算

4．3．1 MIDAS／GTS简介

4．3．2 模型与参数

4．3．3 数值分析结果

4．4 现场监测方案和监测结果分析

4．4．1 多点位移计

4．4．2 监测方案

4．4．3 监测结果分析

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

声明