高地应力下大型地下洞室拱形优化研究

摘要

高地应力区的大型洞室开挖会引起洞室拱周附近围岩应力集中和塑性区加大以及塑性应变的增加,但过高的应力集中会增加岩爆发生的几率,塑性区的加深会促使围岩失稳;洞室拱形形状会影响围岩应力集中和塑性区大小的分布,因此,以某高地应力下的大型发电洞岩体地质资料为依托,用弹塑性有限元分析高地应力地下大型发电洞室常采用的3种洞室拱形(即单心圆拱、三心圆拱和椭圆拱)对拱部围岩应力的影响,计算结果表明这种影响是非常明显的,有的应力集中系数达到3.33,无论采用哪种拱形,均避不开拱座附近应力集中现象。根据开挖后拱部围岩的塑性耗散能可以判断,无论初始地应力侧压系数是多少,椭圆拱是最优的,其次是三心圆拱。