[發明專利]基于統一強度理論的隧道力學模型構建方法在審
| 申請號： | 202010843138.3 | 申請日： | 2020-08-20 |
| 公開（公告）號： | CN111967080A | 公開（公告）日： | 2020-11-20 |
| 發明（設計）人： | 劉紅巖;張小趁;蘇天明;祝鳳金;趙雨霞;劉康琦;王鵬博;葛紫微 | 申請（專利權）人： | 中國地質大學（北京） |
| 主分類號： | G06F30/13 | 分類號： | G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14 |
| 代理公司： | 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210 | 代理人： | 付長杰 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 統一 強度 理論 隧道 力學 模型 構建 方法 | ||
1.一種基于統一強度理論的隧道力學模型構建方法，該方法包括以下步驟：
第一步：建立圓形隧道力學模型；
第二步：選取巖石強度準則：選取統一強度準則代替Mohr-Coulomb(M-C)或Drucker-Prager(D-P)準則，以考慮中間主應力的影響，同時能夠反映巖石不同子午線強度的差別；
第三步：應用第二步的強度準則基于彈塑性理論求解隧道開挖且立即支護后的圍巖應力場及位移場；
第四步：通過考慮圍巖-支護結構的相互作用對第三步的結果進行修正，獲得考慮隧道實際施工過程中開挖后短暫時間內支護的考慮支護結構剛度及圍巖初始徑向彈性位移的圍巖塑性區半徑rps及隧道洞壁位移ΔR，完成隧道力學模型的構建。
2.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，所述的統一強度準則的表達式為：
其中，σθ、σr分別為極坐標系下的環向、徑向正應力；c、分別為巖石粘聚力及內摩擦角；b為中間主應力系數，且0≤b≤1。
3.根據權利要求2所述的計算方法，其特征在于，基于彈塑性理論求解隧道開挖且立即支護后的圍巖應力場及位移場分析中，包括下述內容：
彈塑性交界面上的徑向應力pf的表達式為式(12)：
開挖且立即支護后的圍巖塑性區半徑rps為式(13)：
塑性區外邊界處的徑向位移uB為式(21)：
隧道洞壁位移ΔR為：
上述中，ps為作用于隧道邊界上的支護力，r0為隧道半徑，E為巖石彈性模量，p0取為隧道中心位置處的上覆土體自重。
4.根據權利要求3所述的構建方法，其特征在于，考慮支護結構剛度及施設時機的圍巖塑性區半徑rps及隧道洞壁位移ΔR分別為式(23)和式(24)：
其中，u0為支護結構施設前隧道洞壁初始徑向彈性位移，ks為支護結構剛度；v為泊松比；
采用迭代法求隧道洞壁位移ΔR的數值解，然后把求出的ΔR代入式(23)計算圍巖塑性區半徑rps。
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