[发明专利]一种考虑围岩非线性软化和剪胀特性的地下洞室分析方法

摘要

本发明公开了考虑围岩非线性软化和剪胀特性的地下洞室分析方法，采用岩石非线性统一强度理论，根据隧道围岩强度参数随塑性区应变增加而弱化的特点，建立基于Hoek-Brown准则特点的双曲线软化模型，该模型是基于围岩全应力一应变曲线特征，并且经实例验证较好的反应了围岩的非线性特性，将该模型应用于地下工程应变软化围岩的分析，考虑岩体的非线性软化、非关联流动特性和非线性破坏准则，建立地下洞室分析的新方法。获得了地下洞室的应力，洞室变形及塑性区半径的解。本发明根据非关联流动法则，考虑了围岩剪胀特性，对于不同塑性模型下围岩变形，应用实例结果说明，对于存在剪胀和应变软化岩土材料，考虑其应变剪胀是安全的。

主权项

一种考虑围岩非线性软化和剪胀特性的地下洞室分析方法，其特征在于，该考虑围岩非线性软化和剪胀特性的地下洞室分析方法包括以下步骤：步骤一，确定地下洞室的几何参数：h1‑地下洞室埋深；h2‑地下洞室总高度；B‑地下硐室的总跨度；r0‑地下洞室开挖的等效半径；Pi‑地下洞室的支护压力；步骤二，确定岩体的地应力和强度参数：P0‑岩体初始地应力；σc‑岩块的单轴抗拉强度；E‑岩块的弹性模量；μ‑岩块的泊松比；Φ‑内摩擦角；Φr‑剪胀角；m、s‑原岩的Hoek‑Brown强度参数；mr、sr‑岩体破碎区的Hoek‑Bronw强度参数；步骤三，不论何种模型，Elastic‑Plastic界面处径向应力只与原岩应力p0和原岩强度m，s有关，得塑性区的半径R；步骤四，求得地下洞室塑性区半径R，由双曲线软化模型得到洞周任意点的塑性强度参数mr(r)，sr(r)；步骤五，求解塑性区应力迭代计算公式，得塑性区应力分布形态、洞周围岩的变形量、支护应力的优化分析。