不同应力释放率对隧道位移及应力影响的数值模拟

摘要

经济的发展带动科技的发展,进而对隧道的要求也越来越高。在对隧道进行开挖以及支护时,围岩的应力进行释放,这将影响围岩稳定性,致使围岩体应力进行重分布,而如果此种应力重分布比围岩的强度极限值大时,那么不可避免的将会导致围岩的失稳破坏,故而言之,围岩体应力释放率的确定对隧道的施工安全起到不可估量的作用,它不光影响着隧道的初期支护的安全还对隧道的二次衬砌的安全影响深远,而且隧道结构的设计合理与否都可以通过它进行反应,更是评估隧道支护结构的可靠性以及隧道围岩稳定性的不可或缺的关键因素。
　　 本论文采用flac3d软件进行模型建立,对于隧道在不同应力释放率情况下进行开挖以及支护的数值仿真模拟。本文中为了反映出结果的普遍性,特对Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩三种级别的围岩进行了模拟分析。
　　 首先本文对Ⅴ级围岩分别采用CRD法、上下台阶法以及全断面法进行开挖,然后比较在相同的应力释放率下此三种开挖方法下的位移及应力情况,比较得出不同开挖方法得到不同的位移及应力,其中全断面法得到的位移最大,上下台阶法次之,CRD法再次之。而且在同一种开挖方法中,随着应力释放率的增加位移也是增加;另外同时对V级围岩应力也进行了比较,得出应力释放率对应力的影响也很大,增长率近30％。
　　 其次对Ⅳ级围岩采用上下台阶法开挖,这样便可以与Ⅴ级围岩的上下台阶法的结果进行比对分析,得出围岩级别在不同应力释放率情况下对位移以及应力的影响,即V级围岩的位移在相同释放率条件下明显大于Ⅳ级围岩。
　　 最后对Ⅲ级围岩采用全断面丌挖法,而后和Ⅴ级围岩全断面开挖法结果比较,进一步得出围岩级别在不同应力释放率情况下对位移以及应力的影响,即V级围岩的位移结果在相同的释放率条件下明显大于Ⅲ级围岩。经此种种比较,进而希望得到某级别围岩的最佳开挖方法以及尽可能控制应力释放率的最佳数值,达到指导设计以及施工的目的。