考虑断面及纵向施工效应时支护圆形洞室黏弹解析分析

摘要

针对深埋圆形洞室,用半径时变函数模拟断面开挖过程,引入空间影响系数对力学模型进行修正以考虑纵向开挖影响。当岩体模拟为任一黏弹性材料时,将方程拉普拉斯变换求得位移通解,逆变换后代入边界条件确定待定函数,最终得到用洞周面力表达的围岩应力、位移统一解。区分开挖与支护时段,利用围岩与支护接触条件建立关于支护力的积分方程。当取Boltzmann黏弹模型时,求解积分方程得到支护力的确切表达,并可求得开挖过程及任意时刻支护后应力、位移分段解析表达。算例分析表明,纵向推进速度越大,位移越大;断面开挖较快时纵向推进速度对位移的影响越显著。最终洞型和纵向推进速度均相同时,采用不同断面开挖速度且挖完立即支护时,开挖较快的情况位移变化较剧烈,而支护后最终稳定位移较小。但是,相应支护阶段产生的位移较大,支护力也较大。文中导出的解可用于计算圆形洞室半径任意开挖并加支护后的应力、位移,该方法也适用于其它黏弹模型岩体的施工分析。