基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面支护力上限研究

摘要

针对目前盾构隧道开挖面稳定性研究大多是基于线性破坏准则进行的现状,采用曲线拟合法将Hoek-Brown破坏准则引入盾构隧道开挖面支护力能耗计算,推导出非线性破坏准则作用下的支护力上限目标函数,通过对目标函数进行优化计算,得到开挖面支护力的最优上限解.为验证上限计算结果的正确性,采用有限差分软件,对Hoek-Brown破坏准则作用下的盾构隧道开挖面支护力数值解进行计算.开挖面支护力上限解和数值解的对比表明,上限解和数值解比较接近且随单一参数的变化规律一致,这说明本文的理论计算结果是有效的.在此基础上,对不同岩体参数作用下开挖面的支护力和破坏模式进行分析,研究结果表明:Hoek-Brown破坏准则中的参数对开挖面的支护力和破坏模式有很大影响.开挖面支护力随着地质强度指标GSI和参数mi的增大而减小,随扰动因子D的增大而增大.开挖面破坏范围随GSI和mi值的增加而减小,随D值的增加而增大.