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现代隧道技术 2019, Vol. 56 Issue (1) :130-138    DOI:
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裂纹位置与深度对围岩岩体稳定性的影响分析
(深地科学与工程教育部重点实验室,四川大学建筑与环境学院,成都 610065)
Influence of Crack Location and Depth on Stability of Surrounding Rock Mass
(Key Laboratory of Deep Underground Science and Engineering, Ministry of Education; College of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu 610065)
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摘要 在隧道掘进过程中,天然地应力的平衡状态将会受到破坏并进行应力重分布,在构造应力场或自重应力场作用下将会引发裂纹的起裂、扩展和贯通,从而导致隧道的失稳坍塌。文章采用数值模拟和室内模型试验方法对比分析了裂纹位置、长度、深度等因素对马蹄形断面隧道围岩结构稳定性的影响。其中,数值模拟分析了隧道围岩的破坏形式及对裂纹尖端应力强度因子的计算,隧道模型试验研究了裂纹对隧道模型抗压强度的影响。结果表明:(1)数值模拟结果与模型试验结果较为吻合;(2)裂纹位于马蹄形隧道的拐角处或裂纹倾角为 45°时,对隧道的稳定性削弱作用最大;(3)隧道围岩内裂纹的长度越长,隧道模型的抗压强度越小;(4)裂纹长度达到一定程度时,裂纹深度对隧道的危害性作用基本呈线性增加的趋势;(5)裂纹缺陷对隧道围岩应力重分布及破坏形式有较大的影响。
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关键词:   
Abstract: The balance state of natural geostress will be damaged and stress will be redistributed during tunnelling, which will cause cracking, developing and cutting through of fissure under the effect of tectonic stress field or selfweight stress field, then tunnel collapse and instability will happen. A contrastive analysis was conducted regarding the effects of crack location, length, depth etc. on the stability of surrounding rocks of a horseshoe-shaped tunnel by numerical simulation and laboratory model test. As for the numerical analysis, it analyzed the failure modes of surrounding rocks and calculated the stress intensity factor of crack tip. As for the model test, the effect of cracks on compressive strength of tunnel model was studied. The research shows that: (1) the results of numerical simulation mainly agree with that of the model test; (2) the maximum effect on tunnel stability is those cracks at the corner of tunnel or at tunnel roof with 45° inclination; (3) the longer of a crack in tunnel is, the lower the compressive strength of tunnel model is; (4) as crack length reaches a certain value, the effect of crack depth on tunnel stability increases linearly; (5) the stress redistribution and failure patterns of surrounding rock mass are much effected by tunnel cracks.
KeywordsTunnel,   Crack location,   Crack inclination angle,   Crack length,   Numerical simulation,   Model test,   Stress intensity factor,   Stability of surrounding rock     
基金资助:

基金项目:国家自然科学基金项目(11672194,11702181);四川省安全监管局安全生产科技项目(aj20170515161307);四川省科技计划项目(18SYXHZ0094)

作者简介: 作者简介:周 磊(1990-),男,博士研究生,主要从事岩石断裂力学的研究工作,E-mail: zhouleittkx@126.com. 通讯作者:朱哲明(1965-),男,博士生导师,主要从事岩石力学与采矿工程研究工作,E-mail:zhemingzhu@hotmail.com.
引用本文:   
.裂纹位置与深度对围岩岩体稳定性的影响分析[J]  现代隧道技术, 2019,V56(1): 130-138
.Influence of Crack Location and Depth on Stability of Surrounding Rock Mass[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2019,V56(1): 130-138
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2019/V56/I1/130
 
没有本文参考文献
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