隧道掌子面稳定性刚体平动运动单元上限有限元分析

摘要

为了研究地层自重作用下隧道掌子面的破坏模式，开展刚体平动运动单元上限有限元分析，获得了地层参数、隧道埋深等因素与掌子面稳定性临界系数间的无量纲化计算结果，探讨了刚体平动运动单元上限有限元法搜索得到的隧道掌子面破坏模式。研究结果表明，隧道掌子面破坏临界系数随内摩擦角的增加而增加、随埋深增加而减小，当土体内摩擦角较大时，埋深对临界系数的影响逐渐变小，以致可忽略；刚体平动运动单元上限有限元法所得隧道掌子面破坏模式特征清晰，去除未发生滑移的速度间断线后对应的形态与土体破坏时形成的滑移线近似，可为研究隧道破坏机理和构建破坏模式提供参考。