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侧压力系数及其对挤压性围岩隧道的影响

【摘要】:由图可见,当k小于1时,随着侧压力系数的增加,拱顶沉降先减小,当k大于1时近似线性增大。而水平收敛则随侧压力系数的增加而近似以指数形式增加。随着侧压力系数k的增大,塑形屈服由节理面屈服主导向岩体剪切破坏转化。图3.5不同侧压力系数时围岩塑性区分布

图3.2 计算模型

侧压力系数反映了地应力场中的构造应力水平,采用遍布节理模型,取岩层倾角为90°、45°时,研究不同侧压力系数k=0.5、0.8、1.0、1.5、2.0时对层状岩体洞室开挖围岩变形与稳定性的影响。

图3.3是岩层倾角为90°时围岩位移随侧压力系数k的变化曲线。由图可见,当k小于1时,随着侧压力系数的增加,拱顶沉降先减小,当k大于1时近似线性增大。而水平收敛则随侧压力系数的增加而一直呈线性增加趋势。

图3.3 岩层倾角90°时围岩变形随侧压力系数变化曲线

图3.4是岩层倾角45°时围岩位移随侧压力系数k的变化曲线。由图可见,当k小于0.8时,随着侧压力系数的增加,拱顶沉降先减小,当k大于0.8时近似线性增大。而水平收敛则随侧压力系数的增加而近似以指数形式增加。

图3.4 岩层倾角45°时围岩变形随侧压力系数变化曲线

图3.5是岩层倾角90°时围岩塑性区分布随侧压力系数k的变化趋势。可见,不同的侧压力系数,围岩的塑形区分布并不相同。由于采用遍布节理模型,围岩屈服可能发生在岩体内,或者发生在弱面上,或者在两个部分都发生。通过分析可知,层状岩体洞周围岩主要是剪切破坏,没有出现张拉破坏,既有弱面的屈服又有岩体内的屈服。随着侧压力系数k的增大,塑形屈服由节理面屈服主导向岩体剪切破坏转化。其主要原因是,随着k的增大,岩体张开裂隙被压密,围岩性质逐渐趋同于均质围岩体。

图3.5 不同侧压力系数时围岩塑性区分布(岩层倾角90°)