基于长大深埋隧洞围岩非定常剪切蠕变模型初探

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1、河海大学硕士学位论文长大深埋隧洞围岩非定常剪切蠕变模型初探姓名：秦玉春申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱珍德20070501摘要岩石流变力学特性作为岩石重要的力学特性之一，与岩土工程长期稳定性紧密相关。工程实践与研究表明，岩体的失稳破坏与时间密切相关。锦屏二级水电站利用雅砻江150km大河弯的巨大天然落差裁弯取直，开挖隧洞引水发电，隧洞具有洞线长、洞径大、埋深极大的特点。此外，隧洞处于高地应力与高外水压力区。隧洞开挖区岩石的流变特性直接影响着锦屏二级水电站的长期稳定性，因此，对开挖区域内的岩石进行直接剪切流变实验研究，对深入了解岩石的流变特性与工程的长期稳定性具有重要的积

2、极作用。国内外的岩石力学工作者对岩石流变力学特性作了大量研究，建立了很多流变模型。但是，这些研究成果大多没有考虑模型流变参数的时间相关性。Burgers模型是一种四元件模型，它具有瞬时弹性应变，可以反映岩石蠕变初期蠕变和稳定蠕变阶段的蠕变特性。本文在Burgers元件模型的基础上通过对大理岩、板岩直接剪切蠕变实验数据进行定常参数拟合分析与非定常参数拟合分析，得出了以下结论：1．定常参数拟合对于不发生加速蠕变的试样可以取得较好的拟合效果，但是拟合误差较大，特别是在稳定蠕变阶段蠕变速率很小的情况下。因此，为了减小拟合误差，提高拟合精度，有考虑参数的时间相关性的必要性，并将GK确定为非定

3、常参数。2．提出非定常参数G。的具体表达式，建立非定常蠕变方程，对剪切蠕变试验数据进行非定常参数拟合分析。拟合分析结果表明，参数G。接近于以加载瞬间产生的瞬时应变计算得到的理论值。3．非定常参数拟合可以较大程度的提高拟合的精度，减小拟合误差，特别是对于等速蠕变阶段蠕变速率很小的情况改善效果更是明显。关键词：围岩剪切蠕变Burgers模型定常参数非定常参数AbstractRheologicalmechanicalcharacteristicsisoneofthemostimportantmechanicalcharacteristicsofrock．It’Srelatedclosel

4、ywimlong-timestabilityofrockengineerings．Engineeringpracticeandstudiesindicatethatdestabilizingfailuresofrockmassisrelatedcloselywithtime．TheJinpinghydraulicpowerplantcurvecut-offtheYalongrivegreatfiverbendwitll150kmlongandhugenaturaldroptoexcavatetunneltogenerateelectricity．Thetunnelisverylon

5、g，greatanddeepbuffed．Otherwise，theareawherethetunnelinisallareaofhighterrestrialstressandhighexternalwaterpressure．Therheologicalmechanicalcharacteristicsofrockmassarroundthetunnelwilleffectthelong-timestabilityofJinpinghydraulicpowerplant．Soit’Simportanttostudyonrocksamplesfromtheareaofexcava

6、tionwithdirectshearcreepexperimentforunderstandingrheologicalmechanicalcharacteristicsofrockandthelong-timestabilityofJinpinghydraulicpowerplantdeeply．Therockmechnicsresearchershasstudiedonrockrheologyandbuiltmanyrheologyconstitutivemodels．Butmostofthesestudiesdid’ttaketime—dependenceofrheolog

7、yparametersintoaccount．TheBurgersrheologymodelisarheologymodelwithfourelements．Itrefectstheinstantelasticstrainofrockandtherheologicalcharacteristicsofrockofthefirstandsecondcreepphase．Throughfittingwithconstantparametersorparameterstim