基于三维非线性Hoek-Brown准则的圆形隧洞围岩塑性圈力学分析

摘要

基于考虑扩容影响的塑性中主应力表达式和三维非线性Hoek-Brown强度准则(GZZ准则),推导了圆形隧洞理想弹塑性围岩塑性圈的径向应力方程.利用MATLAB编写有限差分程序对塑性圈三维应力分布、塑性区半径及考虑扩容影响的围岩塑性圈位移进行计算,通过数据对比验证了计算方法的合理性.研究结果表明:基于GZZ准则计算出的应力发展速率较快,扩容对其应力分布影响较弱;考虑三维情况的塑性区半径比二维的小,围岩可在较浅深度处达到弹性状态;考虑扩容影响的围岩塑性圈位移明显大于不考虑的情况.