考虑渗流及软化效应的深埋引水隧洞围岩弹塑性分析

来源：水资源与水工程学报杂志2021年第3期北京时间：

作者：惠强，姜海波，张玉洁，翟栋森

单位：（石河子大学水利建筑工程学院

摘要：为研究圆形引水隧洞围岩的塑性区及应力分布情况，应用弹塑性力学，考虑渗流及应变软化的影响，采用统一强度准则，推导了圆形隧洞围岩各分区应力场以及塑性区半径的解析解，结合工程算例分析，得到围岩软化、渗流作用、中间主应力系数对隧洞切向应力和塑性区半径的影响规律，同时通过定义不均匀渗透系数，分析了不同方向上孔隙水压力分布规律。研究结果表明：随着不均匀渗透系数的改变，渗流沿不同方向表现出了各向异性，且越靠近水平方向或垂直方向，孔隙水压力分布受不均匀渗透系数的影响越明显；渗流及材料软化对围岩应力场分布以及塑性区大小均有不同程度的影响，材料软化较渗流影响对围岩稳定更为不利；中间主应力系数对围岩切向应力及塑性区范围有着显著的影响，不考虑中间主应力效应时计算结果相对保守，不能有效发挥出围岩的强度。研究结论可为研究含水岩体下隧洞开挖围岩稳定性等问题提供理论参考。

关键词：圆形引水隧洞,统一强度理论,渗流,应变软化,弹塑性解

基金资助：国家自然科学基金项目(51769031)；石河子大学青年创新人才培育计划(CXRC201804)