高外水压作用下大埋深隧洞围岩稳定分析方法及工程应用  

Analysis method and engineering application of surrounding rock stability of deep-buried tunnel under high external water pressure

作　　者：张振杰 ZHANG Zhenjie(School of Civil Engineering,Shandong University,Jinan,Shandong 250061,China)

机构地区：[1]山东大学土建与水利学院,山东济南250061

出　　处：《岩石力学与工程学报》2024年第11期2858-2858,共1页Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering

基　　金：国家自然科学基金项目资助(42172292,41772282);泰山学者工程专项经费资助。

摘　　要：本文以滇中香炉山引水隧洞为工程背景,以室内力学试验、物理模型试验、理论分析、数值模拟等方法,系统地研究大埋深隧洞在高地应力和高渗压作用下的围岩非线性变形规律和外水压力的分布规律,开展高外水压作用下大埋深隧洞施工开挖与衬砌支护真三维物理模拟试验,建立考虑渗透系数变化的应力-非达西流耦合分析力学模型,开发计算程序,提出大埋深隧洞防渗控制技术措施。论文取得的主要成果如下:(1)开展香炉山隧洞深部围岩在不同围压与渗压条件下的渗流力学试验,揭示深部围岩的非线性变形强度特征、渗流力学特性和变形破坏模式,建立考虑渗压作用的非线性软化模型和围岩渗透系数变化经验方程。(2)自主研发深部隧洞流固耦合真三维模型试验系统和新型流固耦合模型相似材料,开展应力场与渗流场耦合作用下香炉山隧洞施工开挖与衬砌支护真三维物理模拟试验,模拟工程地质条件与隧洞开挖支护施工过程,获得隧洞在施工过程中围岩的应力、变形以及衬砌接触压力和衬砌外壁所受渗压的变化规律,揭示大埋深隧洞围岩应力渗流耦合作用机制,为力学建模和数值分析提供科学指导。(3)基于Hoek-Brown准则和非达西流运动方程建立考虑渗透系数变化的应力-非达西流耦合分析力学模型,依托滇中引水工程香炉山隧洞典型洞段,开展不同衬砌厚度、衬砌渗透系数和地下水头下的隧洞解析计算分析,揭示大埋深隧洞在高地应力和高渗透压作用下的围岩非线性变形规律和衬砌所受渗压的分布规律。(4)依据建立的考虑渗透系数变化的应力-非达西流耦合分析力学模型,依托大型有限元分析软件ABAQUS平台进行二次开发,编制高外水压作用下大埋深隧洞流固耦合三维数值计算分析程序,通过渗流力学试验验证计算分析程序的可靠性。(5)以滇中引水工程中的�

关 键 词：岩石力学 大埋深隧洞 物理模拟试验 高外水压力 变渗透系数 非达西流 应力-渗流耦合作用 

分 类 号：TU45[建筑科学—岩土工程]