TBM斜井围岩弹塑性研究：考虑耦合效应与统一强度理论

"基于统一强度理论的TBM斜井围岩弹塑性解" 本文主要探讨了在TBM（全断面掘进机）斜井施工过程中，如何对围岩的应力场和渗流场进行耦合分析，并运用统一强度理论进行弹塑性力学的研究。在分析中，作者考虑了中间主应力、侧压力系数、斜井倾角以及渗流作用等因素对斜井围岩稳定性的影响。 首先，TBM斜井的围岩应力场和渗流场的耦合分析是确保施工安全和稳定性的关键。通过这种分析，可以理解地下水的存在如何改变围岩的力学特性，以及如何影响TBM掘进过程中的应力分布。耦合分析可以帮助工程师预测可能的岩体破坏模式，防止潜在的涌水或岩体滑移等问题。 其次，统一强度理论在此研究中被用来描述斜井围岩的弹塑性行为。这一理论考虑了岩石在多轴应力状态下的破坏模式，不局限于传统的Mohr-Coulomb破坏准则。它允许在不同主应力状态下分析围岩的变形和破坏，从而更准确地评估斜井的稳定性。 文中提到了中间主应力的概念，这是三向应力状态中的一个关键参数。在实际工程中，考虑中间主应力有助于更全面地理解斜井围岩的受力情况，特别是在非等压状态下。研究发现，考虑中间主应力作用时，可以增强围岩的自身稳定性，降低因应力集中导致的破坏风险。 此外，侧压力系数是影响围岩稳定性的另一个重要因素。在二向非等压状态下，侧压力系数的变化会直接影响围岩的塑性区分布。较高的侧压力系数可能导致塑性区扩大，增加围岩的变形，而较低的侧压力系数则可能使围岩保持较好的弹性状态。 斜井的倾角也是一个不可忽视的因素。随着斜井角度的增大，重力分量将对围岩产生更大的影响，可能导致更大的应力分布不均和塑性变形。因此，合理设计斜井角度对于控制围岩稳定性至关重要。 渗流作用在TBM斜井施工中起着关键作用。地下水的存在不仅改变了围岩的物理性质，如渗透性、孔隙压力等，还会导致额外的剪切应力，影响围岩的强度和变形性能。通过分析渗流对塑性区半径的影响，可以预测可能出现的流固耦合效应，从而采取相应的工程措施，如设置排水系统，以减轻渗流对围岩稳定性的影响。 这项研究为TBM斜井的施工提供了一种理论基础，用于评估在渗流条件下的安全性。通过对各种因素的综合考虑，可以为工程设计和施工决策提供重要参考，确保TBM斜井工程的安全、高效进行。