基于渗流-应力-损伤耦合的岩溶地区基坑开挖稳定性

摘要

针对岩溶地区基坑工程施工过程中渗流(H)-应力(M)-损伤(D)耦合导致的岩石失稳问题，建立基于Hoek-Brown强度准则的渗流-应力-损伤耦合模型和算法。首先，根据损伤理论引入损伤因子对H-B准则进行修正，给出应力场、渗流场的控制方程与渗透性演化方程，实现渗流-应力-损伤的完全耦合。然后，给出该模型的求解算法。与石灰岩三轴室内试验与模拟的计算结果对比表明，两者拟合较好，验证了模型的准确性。最后，将该模型用于大连地铁梭鱼湾南站基坑工程的开挖稳定性分析，分别计算了耦合和非耦合条件下地表沉降和地下连续墙变形，结果表明，考虑耦合的变形值明显大于非耦合的变形值，并且更贴近现场监测数值。同时，为确定围岩最小防突层厚度，分别计算防突层为2 m、4 m、6 m、8 m时的损伤区分布特征，这对实际施工时的风险预测具有一定的意义。

关键词

岩溶地区 / 基坑开挖 / 稳定性 / 渗流-应力-损伤耦合模型