基于D-P条件等效的黏性土隧道开挖地层力学行为有限元分析

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2023年第4期北京时间：

作者：何乔，韩兴博，邓念兵，杨海挺，朱建朝

单位：1.贝尔福‒蒙贝利亚技术大学 信息学院， 贝尔福 90000;2.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064;3.宁波市交通工程管理中心 浙江 宁波 315042;4.宁波市交通建设工程试验检测中心有限公司，浙江 宁波 315121

摘要：基于三轴试验应力?应变结果，获取了依托工程黏性土强度参数。通过德鲁克?普拉格条件（D-P条件）等效，实现了摩尔?库伦（M-C）黏性土材料的D-P准则模拟方法。采用“间隙约束法”模拟衬砌支护时机对地层力学行为的影响。通过数值计算讨论了黏性土盾构隧道地层参数以及施工特性对地层力学行为及支护反力的影响。研究发现：黏聚力、内摩擦角以及开挖洞径对围岩塑性区半径及支护反力的影响基本呈线性关系，随黏聚力和内摩擦角的增大，塑性区半径和支护反力明显减小，内摩擦角的影响显著于黏聚力。开挖洞径由6 m增大到14 m，塑性区半径增大约210 %，支护反力增大约230 %。土侧压力系数将显著影响开挖后塑性区形状、范围以及支护反力的分布。随着支护时间的延后，塑性区逐渐增大，支护反力逐渐减小，当释放的位移超过总位移的40 %时，两者增减幅度均有明显降低。就依托工程而言，当将地层含水率控制在8 %~15 %间，当地层收敛约为总位移的20 %时，可充分发挥地层自承能力从而降低支护反力。

关键词：隧道,黏性土,塑性区,支护反力,德鲁克‒普拉格条件等效

基金资助：宁波市公益类科技计划项目（2021S191）