挑战传统：卡斯特纳公式在隧道力学中的再评估

卡斯特纳公式在隧道工程中占据着重要的地位，自上世纪50年代提出以来，它被广泛应用于圆形隧道的塑性区半径计算和塑性区应力分布的理解上，被认为是隧道力学分析的基础工具。然而，汪波和喻勇在其首发论文《质疑卡斯特纳公式》中对这一经典理论提出了挑战。 论文作者汪波和喻勇来自西南交通大学的土木工程学院和力学与工程学院，以及地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，他们指出隧道围岩的应力和变形问题在实际工程中的复杂性远超公式所假设的简单模型。他们利用塑性力学的加卸载准则和FLAC数值模拟方法，对理想弹塑性材料进行了深入研究，发现隧道支护过程本质上是一个卸载过程。在这一过程中，围岩的应力增量和位移增量遵循的是弹性力学的规律，这与卡斯特纳公式所预测的塑性行为有所不同。 卡斯特纳公式假设的是开挖后立即支护的情况，但在实际施工中，特别是在有持续支护应力作用的情况下，其结果并不准确。作者认为，沿用了近六十年的卡斯特纳公式在处理有支护效应的隧道力学问题时可能存在误差。他们通过严谨的分析和实证研究，呼吁隧道工程界重新审视这一公式，并寻找更为精确的理论模型来指导工程实践。 论文的核心观点是，卡斯特纳公式只适用于初期的无支护阶段，而在考虑支护对围岩影响的隧道力学分析中，应当采用更符合实际情况的方法。他们的工作对于提升隧道设计与施工的安全性和精确度具有重要意义，也为后续的隧道力学研究提供了新的思考方向。 中图分类号TB125表明这篇论文属于土木工程领域，特别是关于隧道工程的部分，强调了理论与实践相结合的重要性。通过质疑和挑战传统公式，汪波和喻勇的研究为改进隧道工程的设计方法和技术提供了科学依据。该论文对隧道工程领域的专业知识有着深远的影响，旨在推动理论的发展和工程实践的优化。