含软弱夹层隧道围岩松动破坏模型试验与分析

摘要

软弱夹层对隧道围岩稳定起着决定性作用,其松动区、破坏区的形成机制及范围是制定合理支护措施的重要依据。以穿越断层带的高速公路隧道工程为背景,利用室内相似模型试验,对无支护条件下软弱夹层围岩松动区、破坏区的发展过程进行了研究。引入弹塑性损伤本构模型,对试验工况进行有限元数值模拟,与模型试验进行对比验证。研究表明:(1)隧道围岩松动区与破坏区具有相似的形成机制,受到软弱夹层的影响,围岩由下盘局部破坏开始扩展至上盘形成拱形为止;(2)隧道开挖后上盘围岩内的应力变化明显大于下盘围岩,根据周向应力增量大小,可以确定出围岩松动区的范围;(3)数值分析中采用损伤变量判别的围岩破坏区与模型试验吻合较好,具有理论可行性。