关于圆形隧道卡斯特纳公式的讨论

汪波; 喻勇

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隧道围岩的应力及变形是隧道力学中的基本问题,它直接影响到隧道的安全评价及施工支护措施。20世纪50年代提出的卡斯特纳公式,描述了圆形隧道的塑性区半径和塑性区的应力分布规律,公式已成为隧道力学分析的理论基础。以满足莫尔库伦准则或Mises准则的理想弹塑性材料为例,按照塑性力学加卸载准则,证明了圆形隧道的开挖过程是加载过程,支护过程是卸载过程;对圆形隧道开挖和支护过程进行了弹塑性FLAC有限差分数值计算,同时针对外压和地应力均为0、内压值为支护应力的隧道进行弹性分析。结果表明,围岩的应力分布在开挖后与卡氏公式相符,但在支护后则与卡氏公式不符。弹塑性分析中,支护引起的围岩应力增量及位移增量分别与弹性分析中的应力和位移相同。因此在涉及塑性变形的隧道力学分析中,卡氏公式只适用于开挖阶段,不适用于支护阶段。

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来源
《地下空间与工程学报》 |2021年第5期|1408-1413|共6页
作者
汪波; 喻勇;
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作者单位

西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室;

成都610031;

西南交通大学力学与工程学院;

成都610031;

成都理工大学地质灾害与防治国家重点实验室;

成都610059;

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正文语种 chi
中图分类弹塑性稳定性问题;
关键词
隧道; 卡斯特纳公式; 加卸载准则; 塑性分析; 数值计算;

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