中国安全科学学报

作者：徐鹏, 张佳华, 张道兵, 肖超

单位：1 湖南科技大学 资源环境与安全工程学院, 湖南 湘潭 411201；2 湖南科技大学 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室, 湖南 湘潭 411201；3 湖南科技大学 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室, 湖南 湘潭 411201；4 中建隧道建设有限公司, 重庆 401320；5 中国建筑第五工程局有限公司,湖南 长沙 410004

关键词：冻胀力,寒区圆形隧洞,弹塑性,边界应力条件,广义Hoek-Brown强度准则

基金：国家自然科学基金资助(51804113); 国家自然科学基金资助(52074116); 湖南省研究生科研创新项目(QL20210234)

为探讨冻胀力效应对寒区圆形隧洞围岩稳定性的影响,基于考虑冻胀力影响的寒区圆形隧洞稳定性分析模型,采用内边界应力条件(σr|r=r1=σr1)推导广义Hoek-Brown强度准则下寒区圆形隧洞塑性区的径向应力、切向应力以及塑性区半径、松动圈半径的弹塑性解。并以实际工程案例为背景,对比分析已有研究方法(即采用外边界应力条件计算),验证内边界应力条件计算方法的可行性和优越性。结果表明:地质强度指标、岩体常数、单轴抗压强度、扰动系数、隧洞开挖半径、冻胀力对寒区圆形隧洞围岩塑性区径向应力、切向应力以及塑性区半径、松动圈半径均有明显影响。其中扰动系数影响比较显著,理想爆破情况(D=0.7)与不考虑扰动情况(D=0)相比较,计算结果相对误差达到32.2%~55.8%。冻胀力的影响非常显著,冻胀力从0增大到1.02 MPa,计算结果相对误差可达到507.1%。如果忽视冻胀力影响会严重低估塑性区的径向应力和切向应力以及高估塑性区范围和松动圈范围。

来源：2022年第S1期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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