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作者：聂金诚;杨文波;寇昊;何川;曾泽润;谭芝文;
单位：交通隧道工程教育部重点实验室(西南交通大学);中国建设基础设施有限公司;中建隧道建设有限公司;
摘要：为探究隧道在非等压荷载作用下的塑性区与扰动应力场分布规律，以华丽高速东马场1号隧道工程为例，基于HOEK-Brown强度准则推导非等压条件下圆形隧道塑性区半径的隐式方程，借助MATLAB数学软件计算塑性区半径，采用FLAC~(3D)有限差分软件进行数值模拟对比验证，综合分析各因素对隧道塑性区与扰动应力场分布规律的影响。研究表明，隧道塑性区形状由侧压力系数λ决定，且塑性区总是集中于较小地应力方向；侧压力系数由0.5增至1.7的过程中，塑性区范围在水平方向上缩小，竖直方向上增大，塑性区形状由“葫芦形”转化为椭圆形，当侧压力系数等于1时变为圆形，而后随侧压力系数的增大转为椭圆形与“葫芦形”;塑性区大小与隧道半径r_0、扰动参数D、地应力P正相关，与岩石材料常数m_i、地质强度指标GSI负相关；扰动应力场分布受侧压力系数λ与地应力P影响较大，受扰动参数D、岩石材料常数m_i、地质强度指标GSI影响较小，几乎不受隧道半径r_0的影响；切向扰动应力σ_z的峰值集中在2～3倍洞径处，与塑性区半径相对应，λ=0.5时的峰值应力较λ=1.7时大36.72%;随着与隧道的距离增加，扰动应力场逐渐趋向于初始应力场，并在超过8倍洞径后基本上可视为与初始应力场相等。理论计算、数值模拟和现场实测结果相吻合，最大差值小于0.5 m,验证了隧道塑性区边界隐式方程的准确性与合理性。
关键词：隧道工程;;非等压荷载;;塑性区;;扰动应力;;数值模拟
基金资助：四川省科技计划项目(2022JDJQ0018);; 中国建筑股份有限公司科技研发计划项目(CSCEC-2021-Z-26)
