【正文】 and兩種情況，這時，水平應(yīng)力和豎向應(yīng)力都偏大，容易產(chǎn)生破壞。位移和應(yīng)力反而減小。、30176。、75176。巷道的兩側(cè)存在最大豎向應(yīng)力。、90176。時，巷道底部和頂部的壓應(yīng)力逐漸減小，當角度再從30176。增加到60176。45176。90176。(a)f= (b)f= (c)f= (d)f= (e)f= 圖339不同摩擦系數(shù)非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的豎直應(yīng)力 圖340隨摩擦系數(shù)變化巷道附近最大豎向應(yīng)力由圖339和圖340可以看出：巷道整體受壓，并且在巷道的兩側(cè)存在巷道的最大的豎向應(yīng)力；隨著摩擦系數(shù)的增加，巷道的最大豎向應(yīng)力也隨之減少。（1）巖性變化的水平應(yīng)力以下為圍巖為不同巖性：白云巖、灰?guī)r、強風化碳質(zhì)巖、砂巖、石英巖時的水平應(yīng)力云圖如圖329所示。再增加到180176。時，巷道上的最大水平位移又隨之減少。由圖314可以看出：隨著非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸的增加，巷道上的最大豎向位移并沒有明顯的改變。（2）巷道圍巖的鉛垂位移非連續(xù)結(jié)構(gòu)面處于不同高度時圍巖豎向位移云圖如圖35所示。③研究非連續(xù)結(jié)構(gòu)面角度的變化對巷道穩(wěn)定性的影響,巖性為砂巖，非連續(xù)結(jié)構(gòu)面長度為20m，距離巷道高度為20 m。其位移邊界條件為：模型兩側(cè)施加水平鏈桿，底部固支；如圖31所示。根據(jù)巖石抗壓不抗拉的性質(zhì)，本文使用最大拉應(yīng)力準則。斷裂力學的研究一般多限于宏觀裂紋（裂紋尺寸多數(shù)在數(shù)毫米或數(shù)厘米以上）。強度就是它們的主要區(qū)別點：巖塊的強度主要取決于構(gòu)成巖石的礦物和顆粒之間的聯(lián)結(jié)力和微裂隙的影響；而對巖體強度起主要作用的則是巖體中的結(jié)構(gòu)面和構(gòu)造特征。 巖石的結(jié)構(gòu)包括兩個基本要素：結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體。(3)不確定性方法影響地下硐室圍巖穩(wěn)定性因素主要為地下巖石的性質(zhì)、巖石的組合形態(tài)、巖石地下應(yīng)力狀態(tài)以及地下水的賦存情況等,這些因素具有很大的不確定性,表現(xiàn)出隨機性和模糊性,因此可采用模糊數(shù)學和可靠度方法進行研究。多數(shù)的工程問題在特定條件下用數(shù)值法求解更能貼近實際。因此，作為以應(yīng)用技術(shù)為主的研究人員, 在處理工程技術(shù)問題中，應(yīng)端正好研究問題的重心，不必在繁瑣的計算問題上糾纏不休，而忽視了簡單而有效的方法。專家評分階段：到20世紀70年代，對圍巖的破壞的理論基礎(chǔ)有了加深的認識，對圍巖穩(wěn)定性的影響因素從單一因素到多因素、多指標發(fā)展，同時對穩(wěn)定性的評價在定性的基礎(chǔ)上進行了量化，對定性指標采取專家的建議[3]。目前，世界煤炭可采儲量約為9000多億噸，按照目前的全球生產(chǎn)能力，煤炭資源尚可開采不到200年，而石油大約開采不到50年，天然氣大約可以開采約50多年。利用數(shù)理統(tǒng)計提取結(jié)構(gòu)面的有關(guān)參數(shù)。這表明，在實際應(yīng)用中，設(shè)定基準值時難以用數(shù)值方式表示。其基本思想是巖塊之間的相互作用，同時受位移力的物理方程和力加速度(速度、位移)的運動方程的支配,通過迭代求解顯示巖體的動態(tài)破壞過程。然而，任何一種分析方法都不是萬能的、唯一的、排它的，如果能把2種或多種方法融合起來，取長補短，則對問題的分析更有用。形狀多種，不規(guī)則散體結(jié)構(gòu)構(gòu)造破碎帶、強烈的風化帶裂隙和節(jié)理很發(fā)達，無規(guī)則巖屑、碎片、碎塊、巖粉巖石中普遍存在的結(jié)構(gòu)面，無論是物質(zhì)分異面還是物質(zhì)不連續(xù)面，都會使結(jié)構(gòu)面兩側(cè)附近的巖石物理力學性質(zhì)呈現(xiàn)不連續(xù)變化。在材料力學中有關(guān)于材料強度破壞決定性因素的各種假說，這些假說也被稱為強度理論。固體的破壞是由于裂紋擴展的結(jié)果。ANSYS軟件以它的多物理場耦合分析功能而成為CAE軟件的應(yīng)用主流，在工程分析應(yīng)用中得到了較為廣泛的應(yīng)用。 圖31模型尺寸 圖32網(wǎng)格劃分 表31巖石力學參數(shù)巖性彈性模量/泊松比密度/粘聚力/內(nèi)摩擦角 載荷/砂巖250025灰?guī)r260026石英巖260026白云巖230023風化碳質(zhì)巖280028在有限元建模非連續(xù)結(jié)構(gòu)面，因為不同的部件之間沒有鍵合在一起，有時還需要考慮摩擦力的問題，就有必要在模型中定義接觸，定義了接觸問題，就被稱為接觸問題，這是一種高度非線性的問題，需要大量的求解。120176。（2）巷道圍巖的鉛垂應(yīng)力非連續(xù)結(jié)構(gòu)面處于不同高度時圍巖豎向應(yīng)力云圖如圖39所示。 (a)w=15 (b)w=18 (c)w=(d)w=30 (e)w=45 (f)w=60圖315不同尺寸非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的豎直應(yīng)力圖316隨非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸變化巷道附近最大豎向應(yīng)力由圖315可以看出：巷道整體受壓，并且豎向應(yīng)力分布關(guān)于y軸對稱。增加到90176。增加到90176。(a)白云巖 (b)灰?guī)r (c)強風化碳質(zhì)巖 (d)砂巖 (d)石英巖圖331不同巖性非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的豎直應(yīng)力圖332隨巖性變化巷道附近最大豎向應(yīng)力由圖331和圖332可以看出：巷道整體受壓，并且在巷道的兩側(cè)存在最大的豎向應(yīng)力；在五中巖性中，其中砂巖的壓應(yīng)力最小，白云巖的壓應(yīng)力最大。取巷道埋深1000m，本文實驗試樣為砂巖，上部施加載荷為25Mpa。30176。 （1）不同徑向夾角裂隙的水平應(yīng)力裂隙處于不用徑向夾角0176。、15176。另外，當角度從0176。增加到15時，裂紋尖端的水平應(yīng)力也隨之增加，當角度繼續(xù)增加到90176。并且，當角度從60176。在巷道的底部和兩側(cè)存在拉應(yīng)力。時的豎向應(yīng)力云圖如圖413所示。①裂隙位置對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響隨著裂隙所處徑向夾角的增加，巷道整體的應(yīng)力分布并沒有明顯的變化。Jing HoubAbstractDue to the weakness in mechanical properties of chlorite schist and the high in situ stress in Jinping II hydropower station, the rock mass surrounding the diversion tunnels located in chlorite schist was observed with extremely large deformations. This may significantly increase the risk of tunnel instability during excavation. In order to assess the stability of the diversion tunnels laboratory tests were carried out in association with the petrophysical properties, mechanical behaviors and waterweakening properties of chlorite schist. The continuous deformation of surrounding rock mass, the destruction of the support structure and a largescale collapse induced by the weak chlorite schist and high in situ stress were analyzed. The distributions of pressive deformation in the excavation zone with large deformations were also studied. In this regard, two reinforcement schemes for the excavation of diversion tunnel bottom section were proposed accordingly. This study could offer theoretical basis for deep tunnel construction in similar geological conditions.KeywordsDeep tunnel。andLarge deformation。時的情況。最大應(yīng)力出現(xiàn)在兩側(cè)，隨著尺寸的增加，兩側(cè)由拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力。裂紋尖端的水平應(yīng)力又隨之增加。且隨著夾角變化0176。、60176。、15176。的豎向應(yīng)力云圖如圖45所示。、90176。③裂隙長度為20cm，裂隙位于徑向45176。15176。隨著摩擦系數(shù)的增加，巷道上的最大豎向位移也隨之增加。強風化碳質(zhì)巖的水平位移最大，即強風化碳質(zhì)巖穩(wěn)定性最差。隨著角度的改變，除了在非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的附近，水平應(yīng)力分布有些許變化，巷道水平應(yīng)力的分布總體是關(guān)于y軸對稱的。時，非連續(xù)結(jié)構(gòu)面以上部分的水平位移分布發(fā)生明顯的變化，位移分布由對稱到不對稱再到對稱。處。（1）巷道圍巖的水平位移非連續(xù)結(jié)構(gòu)面處于不同高度時圍巖水平位移云圖如圖33所示。可以利用建立裂隙的方法建立局部非連續(xù)結(jié)構(gòu)面具體參數(shù)如表32和表33所示：表32非連續(xù)結(jié)構(gòu)面設(shè)置參數(shù)長度/m圓心/mR1/mR2/m表33非連續(xù)結(jié)構(gòu)面間的接觸參數(shù)切向剛度/Mpa法向剛度/Mpa粘聚力/Mpa（2）數(shù)值模擬的計算方案主要研究非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸、傾角、距離巷道的高度、摩擦系數(shù)及巖性等因素對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。以本課題為例：首先，對隧道圍巖，在圍巖分類方法包含多個參數(shù)，以及一些參數(shù)是不知道的。
裂紋的基本形式：伊爾文的線彈性斷裂力學的基本觀點，是位移的變形裂縫的概念來描述。計算模型如圖23所示： m 圖 23含圓孔薄板雙側(cè)受壓的力學模型 ()可以將模型分解為兩種模型的疊加，如圖24所示： MMM (a) (b) (c) 圖24含圓孔薄板雙側(cè)受壓的疊加計算模型圖24中（b）圖中M點的各應(yīng)力分量,根據(jù)彈性理論為： () 邊界條件： () 設(shè)應(yīng)力函數(shù)： () 根據(jù)邊界條件解得應(yīng)力函數(shù)為： () 根據(jù)疊加原理得到和同時作用時圓形巷道圍巖重分布應(yīng)力為： ()根據(jù)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系即物理方程（）和應(yīng)變和位移的關(guān)系即幾何方程（），解得位移的彈性解（）： () () () 圖25 含有空洞圍巖應(yīng)力分布圖 當=時，%。在巖石力學的一般概念中，巖石的成分是巖塊和巖體。2 巷道圍巖穩(wěn)定性分析的理論基礎(chǔ)巖石是自然歷史的產(chǎn)物，由于它們的生成條件及在生成以后的漫長地質(zhì)歷史時期中，形成了許多各式各樣的結(jié)構(gòu)面，例如巖漿侵入巖與圍巖接觸面，不同侵入巖體彼此的接觸面、冷凝裂隙，噴出巖和沉積巖的層理、不整合面，變質(zhì)巖的片理、片麻理，組成各種巖石的礦物晶體的各種優(yōu)勢定向排列面以及由于地質(zhì)構(gòu)造運動、風化、重力和卸荷等各種不同動力的作用而產(chǎn)生的斷層、節(jié)理、裂隙等。邊界元法。但是此方法有局限性，只多用于圓形隧道的求解。(3)圍巖穩(wěn)定性分析存在問題隨著計算機與巖土研究中的緊密結(jié)合，圍巖穩(wěn)定性數(shù)值計算法有了新的發(fā)展。從地表向地下開掘的各類通道和硐室都稱為巷道。為了開采煤炭，挖掘巷道是所有采礦工程的第一步。更重要的是，裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)的發(fā)展給人們開拓了新的研究思路，近年來,Kulatilake和潘別桐等在巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)生成方面做了許多研究；陳劍平、周維恒等(1995)發(fā)展了結(jié)構(gòu)面三位網(wǎng)絡(luò)計算機模擬技術(shù)，并將模擬技術(shù)與節(jié)理巖體力學參數(shù)取值研究相結(jié)合[3]；陳征宇等(1998)應(yīng)用非平穩(wěn)態(tài)隨機過程模擬裂隙間距,并通過MonteCarlo方法生成方針裂隙網(wǎng)絡(luò)[3]；SenZ,進而進行巖體質(zhì)量評價[3]；陳乃明等通過接力網(wǎng)絡(luò)的計算機模擬研究探討了節(jié)理網(wǎng)絡(luò)的分形維數(shù)與結(jié)理參數(shù)的關(guān)系，實踐中，裂隙網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工程應(yīng)用尚需發(fā)展，尤其是在根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模擬結(jié)果評價巖體力學特性，計算巖體損傷張量、滲透張量及巖體質(zhì)量評價等方面[3]。(1)解析法在進行圍巖穩(wěn)定