隧道圍巖在開挖應(yīng)力下的彈塑性損傷演化機(jī)理研究.pdf

1、本文依托交通部科技項目“公路隧道松弛荷載預(yù)測理論與預(yù)警系統(tǒng)”（200631874024），以圍巖的彈塑性損傷為主線，采用數(shù)值模擬方法對隧道開挖過程中的彈塑性損傷進(jìn)行模擬，通過研究隧道圍巖的變形、地應(yīng)力的分布和塑性區(qū)的范圍、大小，分析隧道圍巖在開挖卸載過程中的彈塑性損傷演化機(jī)理。主要的研究內(nèi)容如下： （1）結(jié)合損傷力學(xué)的理論基礎(chǔ)，介紹了損傷理論在巖石類材料（包括巖質(zhì)隧道圍巖）中的應(yīng)用，詳細(xì)闡明了損傷變量的研究現(xiàn)狀，以及隧道圍巖損傷

2、變量的定義，并介紹了隧道損傷檢測的幾種方法。 （2）從巖體的破壞機(jī)理以及圍巖在開挖過程中的加載、卸載破壞情況兩方面為比較，確定了本文主要研究在卸載情況下的彈塑性損傷破壞；同時，根據(jù)現(xiàn)有的卸荷狀態(tài)下的隧道圍巖損傷力學(xué)理論與經(jīng)驗，結(jié)合能量耗散理論，分析考慮能量耗散的彈塑性損傷本構(gòu)模型，得出了優(yōu)化后損傷演化方程。 （3）運用ANSYS10.0有限元分析軟件，對Ⅱ～Ⅳ級隧道圍巖進(jìn)行了有限元分析，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對開挖后的擾動帶

3、的圍巖力學(xué)參數(shù)以及支護(hù)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化，模擬隧道圍巖開挖卸載全過程，并對圍巖位移、應(yīng)力、應(yīng)變以及塑性損傷區(qū)域等進(jìn)行分析，得出了隧道圍巖在開挖過程中的彈塑性損傷演化規(guī)律。 （4）結(jié)合璧城隧道的實際監(jiān)控量測資料對本文的彈塑性損傷本構(gòu)模型進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明，本文采用的彈塑性損傷本構(gòu)模型貼合實際工程，能較真實的反映隧道圍巖開挖過程的彈塑性損傷演化過程，對工程有較高的指導(dǎo)作用。 本文主要亮點有： （1）結(jié)合隧道施工的特點