一种改进的位移释放率计算方法及其在Ⅴ级围岩中的应用

来源：中国血液净化杂志2021年第1期北京时间：

作者：方智淳, 朱正国, 徐世祥, 王仁远, 刘柳

单位：1. 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室, 河北 石家庄 050043;2. 中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室, 北京 100081;3. 河北省金属矿山安全 高效开采技术创新中心, 河北 石家庄 050043;4. 广西大学土木建筑工程学院, 广西 南宁 530004"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51978424); Foundation of State Key Laboratory for Track Technology of High-speed Railway (2019YJ196); Shijiazhuang Tiedao University Graduate Student Innovation Funding Project (YC2021085)

摘要：为了探究高地应力作用下Ⅴ级围岩的开挖卸载效应，针对隧道开挖过程中实时位移释放率难以计算这一问题，提出一种改进的位移释放率计算方法，对不同工法作用下Ⅴ级围岩的变形规律进行数值分析和模型试验研究。首先基于正交试验原理，以黄土、砂、石膏、水泥、水为原材料配置得到Ⅴ级围岩相似材料；然后以自行设计的模型试验箱为载体，对配制出的相似材料进行平行试验，以保证每组材料在改变一种原材料基础上其余材料均不变，从而得到各组材料的应变-时间变化曲线；最后利用改进的位移释放率计算方法，结合模型试验过程实时监测数据，得到Ⅴ级围岩不同开挖工法下的位移释放率变化曲线，并与数值分析结果进行对比验证。研究结果表明：配制出的围岩相似材料在物理力学性能上均能很好地满足试验需要且具有经济环保等优点；平行试验下，各组材料均对开挖卸载产生影响且石膏产生的影响最大；模型试验结果表明，开挖前期台阶法位移释放率最大，随着开挖的进行双侧壁导坑法位移释放率逐渐增大直至最大，模型试验所得位移释放率在数值上虽与数值模拟结果略有区别但整体趋势保持一致，两者均显示隧道开挖过程中CRD法的位移释放率最小且开挖后期位移释放率逐渐趋于平稳，故建议在该高地应力Ⅴ级围岩段隧道施工时全程采用CRD法。

关键词：隧道工程,位移释放率,模型试验,高地应力

基金资助：国家自然科学基金项目（51978424）；高速铁路轨道技术国家重点实验室开放基金项目（2019YJ196）；石家庄铁道大学研究生创新项目（YC2021085）