基于改进Hoek-Brown强度准则的深埋圆形硐室弹塑性分析

摘要

针对岩体开挖导致应力重分布问题,以深埋轴对称圆形硐室为研究对象,对开挖硐室进行理想弹塑性解析。由于中间主应力也会影响围岩的变形破坏,而传统Mohr-Coulomb和Hoek-Brown求解方法未考虑中间主应力的影响,故在传统Hoek-Brown求解方法的基础上采用Levy-Mises增量型本构关系将中间主应力计入传统Hoek-Brown弹塑性解析式,得到新的弹塑性解析方法,并对该解析方法的可行性和合理性进行验证。给出围岩开始屈服时的原岩应力阈值、塑性区半径、应力分布及位移的解析式,并对工程实践可控参数岩石地质强度指标和扰动参数进行敏感性分析。对于常规工程实例进行理论计算和基于FLAC3D的数值计算,对比分析证明了改进Hoek-Brown弹塑性解析方法的可行性和合理性。研究成果可为地下工程硐室开挖与支护提供一定参考依据。