非达西渗流效应对深埋圆形隧洞弹塑性解的影响

摘要

基于Izbash非Darcy渗流模型,求解深埋圆形隧洞围岩的非线性渗流场解析解;将渗透水压力视为体积力作用于应力场,推导隧洞围岩弹性解析解和基于Mohr-Coulomb屈服准则的塑性解析解.结合算例,对Izbash非线性渗流模型与Darcy模型中隧洞围岩水力坡度与应力分布曲线、隧洞内外水压差与塑性区半径的关系曲线、围岩特征曲线进行对比与验证.研究表明:隧洞内外水头高差相同条件下,与Darcy渗流模型相比,Izbash非线性渗流模型中水力坡度曲线较平缓,但两模型水力梯度曲线会相交;隧洞围岩径向和切向压力均偏大,围岩塑性区半径偏小;位于高水压地区的深埋隧洞,应考虑非线性渗流对隧洞弹塑性解的影响.