非均勻應力場下隧道圍巖彈塑性分析統一解

周 鵬， 劉永軍

（1.三門峽市國道三一零南移項目建設管理有限公司，河南三門峽 472000；2.河南省交通科學技術研究院有限公司，鄭州 450015）

在隧道工程實踐中，隧道圍巖應力及變形特征是評價圍巖穩定性和隧道支護定量設計的理論基礎［1-3］，受隧道開挖的影響圍巖應力重分布，繼而進入彈塑性變形狀態［4］. 因此，展開隧道圍巖的彈塑性分析具有重要的理論和工程實踐意義［5］.

數值模擬作為隧道工程的重要解決手段之一，近20年來應用的越來越廣泛，并且在圍巖應力分析方面發揮了重要作用. 賈劍青［6］通過有限元方法分析深埋隧道的塑性區，并給出荷載松動圈范圍. 李文華［7］優化了雙側壁導坑施工法，研究了大斷面小凈距雙線隧道不同開挖工法下的圍巖穩定性. 劉波［8］通過對三維隧道開挖進行模擬，基于位移和速率評價了圍巖穩定性. 呂緯［9］通過分析含水砂層段的隧道穩定性，推導了不同施工方法開挖面極限支護應力表達式，并采用數值模擬分析了不同工況下的隧道穩定性，驗證了地下水對隧道穩定性的影響. 上述研究采用有限元軟件研究了隧道圍巖應力及穩定性，積極地拓展了隧道圍巖彈塑性分析方法.

現階段，大多數學者采用M-C強度理論、H-B強度理論或D-P強度理論對隧道圍巖進行彈塑性分析［10-13］.王明斌和李術才［14］基于M-C強度理論，推導出第一主應力分別為徑向應力和環向應力時的隧道圍巖全場彈塑性解答. 蔣斌松等［15］采用M-C強度理論和非……