[发明专利]确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法

摘要

本发明公开了一种确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法，针对各向同性岩体，基于隧洞围岩破碎区卸载破坏特征，建立了通过围岩岩样不同围压室内卸载试验确定围岩扰动圈内破碎区与塑性区交界面应力状态的方法，获得围岩破碎区岩体卸载破坏过程曲线，并采用分层法建立了计算破碎区半径的计算方法。本发明反映了隧道围岩松动的过程，把围岩强化区和破碎区分开，概念更明确，计算结果可靠，为隧道支护设计和位移计算提供新的依据。

主权项

1.一种确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据实测初始地应力，采用弹性力学理论解或弹性有限元法，估算洞壁最大切向应力σtmax，对围岩岩样做不同围压下的卸载破坏试验，得到不同围压下的卸载曲线，将最大轴压接近σtmax的曲线进行无量纲化处理后得破碎区计算依据曲线；(2)将步骤(1)获得的曲线上最高点A对应围岩破碎区与塑性区边界点的应力状态，曲线平稳后最低点B洞壁处岩石卸载破坏的残余强度应力状态，然后将AB之间的曲线等分为n层，对应的围岩破碎区也等分为n层；(3)根据沿着单元体径向轴上的所有力之和为零的平衡条件得：将上式简化后得到破碎区第n层的厚度：其中，b为洞壁半径，hn为第n层的厚度，σrn为第n层上部边界径向应力，σrn+1为第n层下部边界径向应力，σθn为第n层上部边界切向应力，σθn+1为第n层下部边界切向应力；(4)根据同样的平衡条件可得：在第i层，当i＜n时的厚度：其中b为洞壁半径，hi为第i层的厚度，σri为第i层上部边界径向应力，σri+1为第i层下部边界径向应力，σθi为第i层上部边界切向应力，σθi+1为第i层下部边界切向应力；(5)根据步骤(3)和(4)将各层厚度累加可得破碎区的半径：