考虑轴向力和渗透力时圆形隧道广义hoek-brown解

为了研究渗透水压力和轴向应力共同作用时隧道围岩的应力和位移变化趋势，将圆形隧道简化为轴对称模型，假定渗透场以渗透体积力作用在原应力场，以围岩开挖断面为假定平面，引入垂直于该平面的轴向应力。基于广义hoek-brown强度准则和非关联流动法则，推导出考虑轴向应力和渗透场共同作用时弹-脆-塑性围岩的应力和位移非线性解，采用数值算例分析了轴向应力和渗透力共同作用时隧道围岩塑性区应力场和位移场的分布规律。计算结果表明：与无渗透水压力作用下的模型相比，渗透力作用使得围岩塑性区各点位移增大，并且内外水头差越大，位移增大越明显。当轴向应力为中主应力时，围岩塑性区半径和塑性区各点应力增大，轴向应力为大主应力和小主应力时，围岩塑性区半径和塑性区应力变化较小。因此，渗透力的存在不利于隧道围岩的稳定性，并且轴向应力的大小对于富水地区隧道围岩的应力和位移分布具有较大影响。在施工设计时考虑渗透力以及轴向应力的共同影响对于保证隧道围岩稳定性具有重要意义。