高地应力下挤压性围岩变形：理论模拟与工程对策

本文主要探讨了大数据背景下，高地应力围岩挤压性大变形的复杂工程问题及其数值模拟技术。在现代地下工程建设中，特别是在高地应力区域，如深埋隧道施工过程中，围岩的挤压性大变形是一个极具挑战性的问题。由于地质条件的特殊性，现有的研究方法主要依赖于经验归纳、工程类比，缺乏深入的理论分析。 作者首先进行了详尽的文献综述，回顾了高地应力场的理论、围岩大变形的现有模型以及裂隙岩体的分析模型，概述了当前研究的现状。通过对挤压性围岩大变形现象的深入剖析，揭示了其形成和发展过程，包括影响因素和机理，强调了在设计和施工阶段缺乏有效应对策略的重要性。 为了更好地理解这一现象，文中开展了一项平面应变相似试验，利用Weibull分布为基础构建了岩石损伤演化方程，从而建立了一个能准确模拟岩石软化力学行为的模型。非线性大变形有限元方法在此基础上被应用，对高地应力挤压性围岩的变形行为进行了深入的数值模拟，分析了变形的发生条件和主导因素。 文章特别强调了在高地应力围岩分析中考虑岩石峰后力学行为的必要性，即岩石在受到压力超过其强度极限后的响应。通过对不同软化模型的对比分析，最终确定了一种最适合于模拟节理化挤压性围岩大变形的模型。以家竹簣隧道为例，结合非线性大变形有限元方法和优选的软化模型，对不同的施工方案进行了仿真分析，展示了不同方案下隧道围岩变形的演变过程，以及各种支护措施对围岩稳定性和洞室安全的影响。 通过这些数值模拟，文章旨在为深埋工程的设计和施工提供科学依据，探讨如何在高地应力挤压性围岩条件下维持洞室的稳定，降低工程风险，并提出有效的工程对策。这对于推动我国地下工程向更深层次发展具有重要的理论和实践意义，为未来的大数据驱动的工程决策提供了宝贵的参考价值。