非饱和条件下隧道掌子面稳定性的上限分析

为了准确分析非饱和条件下隧道掌子面稳定性,采用非饱和土体双应力状态变量抗剪强度准则研究土质和岩质隧道掌子面的稳定性问题,用极限分析上限法构建非饱和隧道掌子面的破坏模式,根据外力功率等于内能耗散率建立功率方程,推导非饱和隧道掌子面围岩压力的解析解,并通过序列二次规划算法得到隧道围岩压力或支护力的最优上限解,并分析不同参数对掌子面破坏的影响.结果表明:饱和与非饱和条件下土质掌子面围岩压力差异较大,其中土体中的基质吸力可以减小掌子面的围岩压力;当基质吸力等于进气值时,围岩压力曲线会发生明显转折;围岩内摩擦角对非饱和土质隧道掌子面的潜在破坏面位置影响较大,且内摩擦角越小,掌子面破坏范围越大.岩体饱和度Sr 对岩质隧道围岩稳定性有重要影响,Sr增大时,掌子面所需要的支护力也越大.