圍巖與襯砌相互作用的隧洞力學(xué)分析.pdf

1、基于平面彈性復(fù)變函數(shù)中的保角變換方法，可以獲得在原始地應(yīng)力作用下非圓形隧洞考慮支護(hù)滯后過程的應(yīng)力和位移解析解。實(shí)際工程中襯砌與圍巖將產(chǎn)生相互作用，本文分別考慮了兩種不同的接觸類型，分別是:(1)圍巖與襯砌完全接觸;(2)圍巖與襯砌光滑接觸。當(dāng)假設(shè)圍巖與襯砌為完全接觸時(shí)，根據(jù)襯砌內(nèi)邊界的應(yīng)力邊界條件及圍巖襯砌接觸面上的應(yīng)力和位移連續(xù)條件，在考慮支護(hù)滯后于開挖過程的前提下，通過柯西積分解法，可以獲得求解圍巖和襯砌解析函數(shù)的基本方程。當(dāng)假設(shè)圍

2、巖與襯砌為光滑接觸時(shí)，圍巖和襯砌解析函數(shù)的基本方程不能使用常規(guī)的柯西積分方法求解，而需利用冪級(jí)數(shù)方法進(jìn)行求解。當(dāng)取解析函數(shù)為級(jí)數(shù)表達(dá)式時(shí)，級(jí)數(shù)表達(dá)式中的系數(shù)則為待求未知量，通過基本方程推導(dǎo)出求解這些系數(shù)的線性方程組，由此可以計(jì)算圍巖和襯砌中的應(yīng)力和位移。以馬蹄形隧洞與直墻半圓拱形隧洞兩種常見隧洞形狀為例，求解隧洞圍巖開挖邊界和襯砌內(nèi)外邊界的環(huán)向應(yīng)力及圍巖與襯砌接觸面上的接觸應(yīng)力。
　　本文運(yùn)用ANSYS有限元數(shù)值分析軟件模擬隧洞開