马蹄形隧道围岩非线性变形破坏的数值模拟研究

主应力方向不同时,隧道围岩所处的应力环境也会不同,针对不同方向主应力作用下隧道围岩破坏规律,通过统计损伤理论和数值模拟方法,采用主应力逐级加载的方式,模拟了马蹄形隧道在不同主应力倾角下的破坏模式,并与模型试验结果相对比,验证软件模拟结果的可靠性。为了更加真实模拟隧道洞室的实际受力情况,进一步引入离心加载法定量计算隧洞的整体安全系数。结果表明,主应力方向对马蹄形隧道围岩稳定有重要影响,当θ ＝０°时,隧道两侧产生了较大的剪切应力集中,破坏较为严重;当θ＝３０°、４５°、６０°时,拱顶和底板首先产生破裂,但破裂区扩展规律不同;当θ＝９０°,在底板位置处破坏显著。同时,当θ＝０°和３０°时,隧道的安全系数较大;当夹角θ＝４５°时,隧道的安全系数最小等。这些结果对进一步揭示隧洞围岩复杂的破坏行为,评价地下工程安全稳定性,采取合理的支护措施等均具有重要意义。