JH2模型参数的确定及动静荷载耦合作用下隧道围岩损伤研究

摘要

为了研究隧道围岩在静动应力耦合作用下的变形和损伤情况，建立地应力与爆破荷载耦合作用的隧道模型。首先依据文笔山隧道现场监测数据和岩体波速反推围岩的JH2本构参数。根据围岩等级，结合已知参数和波动方程，给出简易的JH2本构参数确定方法，并通过子程序嵌入ABAQUS中建立围岩的损伤模型；为了使仿真模型更接近现实情况，先进行地应力平衡，将此时的土体状态作为爆破模拟的初始应力状态，再采用等效爆破荷载法模拟隧道爆破，以此在宏观上实现大型岩土工程在静动应力耦合作用下的爆破仿真。仿真模型不仅考虑爆破面的爆破效果，还着重研究爆破对隧道围岩的影响情况。研究结果表明：初始地应力在隧道爆破中对围岩的损伤和变形都有不可忽视的作用。初始地应力的存在诱导损伤扩展，地应力越大，损伤越大，拱底在竖向发生2.2 m最大损伤深度；在相同进尺，地应力越小变形越大，拱顶在靠近开挖面处产生11.7 mm最大变形。围岩上下的水平收敛变形不同：上部背离隧道，下部指向隧道，围岩上下台阶分界处受剪切荷载。围岩的损伤与变形贴合实际工程，研究结果丰富隧道爆破模拟，对隧道爆破施工有现实指导意义。

关键词

隧道 / Johnson-Holmquist-Ⅱ模型 / 动静应力耦合 / 等效爆破 / 数值仿真

基金资助

国家自然科学基金项目(52168055); 江西省自然科学基金项目(20212ACB204001); 江西省“双千计划”创新领军人才项目(jxsq2020 101001)