[发明专利]一种基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法

权利要求书

1.一种基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)测量岩体初始应力场p₀；

(2)对岩样进行单轴压缩试验并判断围岩是否存在破碎区，当不存在破碎区，洞壁位移及塑性区半径采用fenner公式计算，即可获得围岩位移；当存在破碎区，则进入下一步骤；

(3)根据初始应力场进行三轴卸载试验来获得破碎区围岩卸载曲线及破碎区外边界径向应力p_ic；

(4)根据破碎区围岩卸载曲线，使用分层总和法计算破碎区半径Rc；

(5)根据破碎区外边界径向应力p_ic和破碎区半径Rc，使用分层总和法计算塑性区半径Rp；

(6)根据破碎区围岩卸载曲线，计算破碎区外边界位移u_C；

(7)根据破碎区外边界位移u_C，使用分层总和法计算洞壁最大位移的u₀；

(8)由洞壁最大位移的u₀和塑性区半径Rp计算获得围岩位移。

2.根据权利要求1所述的基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法，其特征在于：所述步骤(3)破碎区外边界径向应力p_ic的计算方法如下：

式中，p₀为初始应力，为塑性区岩体内摩擦角，c为塑性区岩体粘聚力。

3.根据权利要求1所述的基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法，其特征在于：所述步骤(4)破碎区半径Rc的计算方法如下：

式中，破碎区内第i层的厚度为h_i，b为隧道半径，n为破碎区分层的数量。

4.根据权利要求3所述的基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法，其特征在于：所述步骤(5)塑性区半径Rp的计算方法如下：

5.根据权利要求1所述的基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法，其特征在于：所述步骤(6)破碎区外边界位移u_C的计算方法如下：

式中，

Rc为破碎区半径，μ为塑性区岩体泊松比，E为塑性区岩体弹性模量，p₀为初始应力，为塑性区岩体内摩擦角，c为塑性区岩体粘聚力。

6.根据权利要求5所述的基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法，其特征在于：所述步骤(7)最大位移的u₀的计算方法如下：

式中，破碎区第i层围岩的扩容系数为k_i，第i界面和第i+1界面半径分别为r_i和r_i+1，r₀为洞壁半径。

7.根据权利要求6所述的基于极限状态理论测定深埋圆形隧洞围岩位移的方法，其特征在于：所述扩容系数为k_i通过岩石卸载的偏应力-体应变曲线所对应的体应变值来确定。