基于FDEM数值模拟的软岩大变形预测及新分级研究

来源：中国血液净化杂志2024年第11期北京时间：

作者：邓鹏海, 刘泉声

单位：武汉大学　土木建筑工程学院，湖北　武汉　430072

摘要：<p>软岩隧洞大变形预测及分级是隧洞工程领域重要但难以解决的问题。总结了软岩隧洞大变形预测及分级存在的不足，鉴于有限元-离散元耦合数值模拟方法（FDEM）在模拟软岩隧洞破裂碎胀大变形方面的优越性，采用FDEM进行不同强度应力比下软岩变形及破裂过程模拟研究，揭示高应力软岩大变形机理及不同地应力下的围岩变形或破裂模式，并提出基于强度应力比的隧洞变形预测公式及大变形新分级。研究结果表明：①可采用临界迟滞阻尼实现软岩隧洞渐进大变形模拟，获得围岩最大变形量，避免动态响应；②随着强度应力比的降低，围岩可分为弹塑性变形、闭合破裂、滑移剪胀和碎胀4类破裂模式，据此提出了新的围岩变形等级划分，并提出了相应的支护措施建议；③根据不同强度应力比得到的围岩变形量，提出了隧洞变形量值预测公式；相比于已有预测模型，提高了预测精度和适用范围，尤其适用于低强度应力比围岩大变形预测，弥补了已有模型在低强度应力比时预测误差极大的不足，且能够预测无支护隧洞围岩总变形量，对于支护方案设计、支护参数选择和隧道掘进机（TBM）卡机状态预判具有指导意义。</p>

关键词：隧道工程,大变形预测与分级,FDEM数值模拟,围岩破裂,临界迟滞阻尼