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铁道标准设计2025年第09期:复杂应力场中含空洞缺陷的非圆形隧道解析解

来源:期刊VIP网 时间:


作者:牛星;王大鹏;王景春;饶晨捷;丁浩东;

单位:石家庄铁道大学土木工程学院;石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院;

摘要:为研究深埋条件下含有空洞缺陷的非圆形隧道开挖引起的围岩应力、变形分布规律,基于保角映射和复变函数理论,将隧道真实断面映射为复平面上的单位圆,并利用柯西积分法求解,得到复杂应力场中含有空洞缺陷的非圆形隧道应力、位移的解析解,分析缺陷深度和宽度、主应力场倾角θ、主应力场应力比λ对围岩应力、位移分布的影响。结果表明,含缺陷隧道与无缺陷隧道在缺陷处的应力和位移均存在较大差异,缺陷深度的增加会加剧缺陷处应力集中现象,引起x方向位移减小,y方向位移增大;缺陷宽度的增大会削弱缺陷处的应力集中现象,对缺陷处位移影响不大。主应力场倾角增大同样会引起缺陷处应力集中现象加剧,隧道环向全范围内x方向位移减小、y方向位移增大。随着主应力场应力比的增大,缺陷处及隧道底部σy逐渐由压应力转换为拉应力,隧道其他位置的应力集中现象随主应力场应力比的增大而增大,x方向位移随主应力场应力比的增大而增大,y方向位移则随主应力场应力比的增大先减小后增大。

关键词:非圆形隧道;;复杂应力场;;空洞缺陷;;复变函数理论;;解析解

基金资助:河北省重点研发计划项目(19275410D)