砂卵石層隧道離散元細觀參數標定及影響規律研究

黃 鵬， 顧 峰， 王麗君

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，成都 611130）

砂卵石地層主要存在于上更沖洪積、中更冰水堆積而形成的河漫灘、河流階地等. 具有孔隙度大、黏結性差、顆粒粒度不均一等特點，廣泛分布于平原地區［1-3］. 當隧道穿越砂卵石地層時，由于該類圍巖自穩性較差，變形不明顯，開挖后極易發生掌子面或洞身段的脆性變形及坍塌工程事故［4-6］. 在數值模擬方法中，顆粒流離散元法因基于分子動力學的理論及經典力學理論，從細觀的角度出發，研究物體的受力、運動及能量，從而得到巖土體宏觀的力學性質［7-8］. 因此，顆粒流軟件對于研究砂卵石層隧道圍巖這種散體物質、松散堆積體的力學特性、大變形及斷裂問題提供了新的研究手段和方法［9-11］.

基于離散元的顆粒流數值仿真技術在三軸試驗的模擬過程中已有一定的運用，周健等［9］在室內三軸試驗成果的基礎上，開展了針對砂土的雙軸數值模擬試驗. 羅勇等［12］對砂土的室內常規三軸試驗及其剪切帶的形成和發展進行了數值模擬，并分別對比了不同圍壓下三維顆粒體試樣與室內三軸的應力應變關系曲線. 張鐸等［13］通過一系列真三軸離散元數值試驗，詳細地分析了三維應力條件下中主應力和應力路徑對散體材料峰值強度的影響. 劉君等［14］利用二維顆粒流計算機仿真技術對堆石料在一定圍壓下的顆粒破碎情況進行了數值模擬，為研究大壩填筑、水庫蓄水情……