Deformação e Estresse das Massas Rochosas Circundantes a um Poço de Tunel considerando a Infiltração e Danos por Dureza Rígida

Os comportamentos mecânico e de deformação da rocha circundante desempenham um papel crucial na segurança estrutural e estabilidade dos poços de tunel. Durante a construção por perfuração e detonação, falhas de infiltração e danos por dureza rígida da rocha circundante ocorrem com frequência. No entanto, discussões anteriores sobre a deformação do estresse na rocha circundante não consideraram esses dois fatores. Este artigo adota a teoria elastoplástica para analisar os efeitos da infiltração e danos por dureza rígida no estresse e deformação da rocha circundante de um poço de tunel. O efeito da infiltração é equivalente à força volumétrica, e um modelo mecânico da rocha circundante considerando infiltração e danos por dureza rígida foi estabelecido. Uma fórmula analítica elastoplástica para a rocha circundante foi derivada, e sua racionalidade foi verificada através de exemplos numéricos. Com base nessas descobertas, este estudo revelou a zona plástica, bem como as leis de estresse e deformação que governam o comportamento da rocha circundante. Os resultados mostraram que o raio de uma zona plástica teve um aumento significativo em condições de geostresse alto, considerando as características de danos por dureza rígida da rocha circundante. O raio da zona plástica aumentou com o aumento da pressão da água inicial e do coeficiente de pressão de poros, e o raio da zona plástica aumentou em 5,5% e 3,8% para cada aumento de 0,2 MPa na pressão da água inicial e 0,2 no coeficiente de pressão de poros, respectivamente. Comparando os efeitos significativos de vários fatores no raio da zona plástica, o efeito da inibição da resistência de suporte foi o mais significativo, o efeito da promoção do parâmetro de infiltração foi o segundo, e o efeito da promoção do índice de dureza rígida foi relativamente fraco. O índice de dureza rígida e os parâmetros de pressão da água apresentaram correlação positiva com os estresses tangenciais e radiais na rocha circundante, e os estresses radiais foram, em geral, menores do que os estresses tangenciais. A deformação da rocha circundante foi duas vezes maior do que a inicial quando os danos por dureza rígida e a infiltração atuaram juntos. Essas descobertas podem fornecer uma referência para a avaliação de estabilidade da rocha circundante em poços de tunel.