D0I:10.13374/j.issn1001053x.1994.06.001 第16卷第6期 北京科技大学学报 Vol.16 No.6 1994年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1994 膨胀性围岩中巷道地压的模拟 杨庆吴顺川 廖国华 北京科技大学采矿系，北京100083 摘要本文研究了膨胀性围岩中巷道地压显现规律和支护的模拟方法，这些方法包括有限元法和 模型试验方法，并利用这些方法分析和讨论了膨胀性围岩中巷道地压的显现规律和几种支护方案 的作用原理. 关健词围岩，巷道支护，有限元法，模型试验/膨胀岩，地压 中图分类号TU457,TD350.1 Simulating Study of Tunnel Grounds in Swelling Rock Masses Yang Qing Wu Shunchuan Liao Guohua Department of Mining and Mineral Engineering USTB.Beijing 100083.PRC ABSTRACT The methods simulating the grounds and support system of the tunnel located in swelling rock masses,which includes FEM and model test,is studied.By using the methods. the law of tunnel grounds and the theory of supports are analysed and discussed. KEY WORDS surrounding rocks,roadway supports.finite element methods,model tests/swellling rocks,underground pressure 近20年来，有限元方法得已开发了许多通用程序，如SAP5、ADINA和NOLM83程序，这 些程序大多得到了广泛应用，但这些程序都不能处理围岩吸水膨胀问题.关于膨胀问题的有 限单元法的研究尚属刚刚起步，Wittke川、Richards因采用了不同的思路编制了这方面的程序， 笔者根据试验所得的膨胀本构关系，以刘怀恒调的二维非线性有限元程序为基础，编制了一个 适用于模拟膨胀问题的有限单元法程序SNFP(Nonliner FEM Program for Swelling Problem), 并开展了模型试验的研究工作， 1有限元程序的编制 1.1基本方程推导 一般弹塑性问题的有限元分析方法，是采用将载荷增量分段线性化来处理的·下面首先 1993-08-14收稿 第一作者男30岁博士第 ￾ 卷 第 ￾期 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾州年 ￾￾月 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾月 ￾￾￾ ￾心 ￾ ￾ ￾￾七 ￾望￾ 膨胀性 围岩 中巷道地压 的模拟 杨 庆 吴顺川 廖 国华 北京科技大 学 采矿 系 ， 北京 ￾仪刃￾￾ 摘要 本 文研究 了 膨胀性 围 岩 中巷道地压 显现规律和 支护 的模拟方法 ， 这些方法包括有 限元法和 模 型试验方法 ， 并利用这些方法分析和讨论 了膨胀性 围岩 中巷道地压 的显现规律和几种支护方案 的作 用 原理 ￾ 关健词 围岩 ， 巷道 支护 ， 有 限元法 ， 模型 试验￾膨胀岩 ， 地压 中图分类号 ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾印 ￾ ￾ ￾￾匡￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ 翻￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾币￾ ￾￾ ￾￾￾￾份】￾￾￾￾￾巧￾￾ ￾￾￾￾ 一 ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ 兀￾￾￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾喇 ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ， ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾万 ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾坦￾￾￾￾ ， ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ， ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ 近 ￾ 年 来 ， 有 限元方 法得 已 开 发 了许 多通 用程 序 ， 如 ￾￾￾￾ 、 ￾￾￾￾ ￾ 和 ￾￾￾￾￾ 程序 ， 这 些程 序大 多得 到 了广 泛应 用 ￾ 但这些 程序 都不 能 处 理 围岩 吸 水 膨 胀 问题 ￾ 关 于 膨 胀 问题 的 有 限单元法 的研究 尚属 刚刚起步 ， ￾￾￾己 ’〕 、 ￾￾￾￾ 圈 采用 了不 同 的思 路 编 制 了 这 方 面 的 程 序 ￾ 笔者根 据试验所 得 的膨 胀本 构 关 系 ， 以 刘 怀恒￾ 的二 维 非 线性 有 限元程 序 为基 础 ， 编 制 了 一 个 适用 于 模拟 膨胀 问题 的有 限单元 法 程序 ￾￾￾万￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， 并 开展 了模 型 试 验 的研究 工 作 ￾ ￾ 有 限元程序 的编 制 ￾￾ 基本方 程推导 一 般 弹 塑性 问题 的有 限元 分析方 法 ， 是 采 用 将载 荷增 量 分段 线性 化来处理 的 ￾ 下面 首 先 ￾￾￾一 ￾ 一 ￾ 收 稿 第 一 作者 男 ￾ 岁 博 士 ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．１９９４．０６．００１