天然裂隙岩体开挖损伤区的相场模拟研究

2025-07-08 10 1.88M 0

  摘要:开挖损伤区(EDZ)的裂隙扩展机制对围岩稳定性控制至关重要。本文基于损伤断裂相场法变分理论,采用Comsol有限元方法,构建了损伤断裂相场模拟模型;通过单一裂隙及多条随机裂隙两类试样的室内尺度模拟,验证了模型的可靠性,并将其应用至甘肃某完整及裂隙围岩隧道工程尺度,揭示了不同侧压力系数(0.6、0.8、1.0、1.2和1.4)及天然裂隙群与隧道开挖面距离近、中和远条件下相场损伤分布规律,并获得了裂隙岩体隧道相场损伤分区特征,提出基于迹线路径与面积的EDZ危险区划方法。结果表明:(1)室内尺度试样的相场裂纹云图与实际破坏模式高度吻合;(2)完整隧道EDZ的相场损伤范围与侧压力系数呈正相关;(3)天然裂隙数量恒定情况下,裂隙围岩隧道的裂隙分布范围及侧压力系数对EDZ影响明显,其中,裂隙分布与开挖面越接近,损伤云图越明显;侧压力系数从0.6增至1.4,EDZ的范围逐渐增大。研究为隧道围岩开挖中裂隙的扩展情况预测提供了必要的方法和依据。



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