深埋隧道围岩稳定性的粘弹性力学分析

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1、第卷第期贵州工业大学学报自然科学版、乞年月洲砚识以刃豁。一一一文章编号深埋隧道围岩稳定性的粘弹性力学分析‘,“,,“闰春岭丁德馨毕忠伟崔振东,,南华大学建筑工程与资源学院湖南衡阳同济大学岩土工程重点实验室上海摘,要基于圆形隧道围岩德定性的粘弹性力学分析基础之上通过片粘弹性本构模型的改,,进引用对数函数来描述岩石蠕变的本构模型通过等代圆半径算法把一般深埋隧道简化为,,。圆形隧道使其适应一般断面形状的隧道最后给出了铁山坪隧道工程算例关键词隧道岩石蠕变粘弹性围岩稳定性中图分类号文献标识码引言流变变形是岩石的基本力学

2、特性,是导致隧道围岩失稳的主要原因近年来许多学者对岩石流变特性的研究作,、山陀了许多工作总体思想是采用各种简单的流变模型模型模型和二模型组合成较复杂的模型来描述隧道围岩的流变特性‘〕,这样求解往往使间题变得复杂化,且计算量。,较大这就需要寻找一个简单且能近似表达岩石的粘弹性变形规律的本构关系以利于工程问题的理论分。析和实践应用理论分析。,。岩石流变性是岩石的重要力学特性之一因此岩石的粘性变形性质逐步受到岩体工程界的重视基于圆形隧道围岩稳定性的粘弹性力学分析基础之上,、矿,对于深埋隧道如井底巷道山隧道等围岩可视

3、为、、,,。均质连续各向同性体则原岩应力场可视为均匀应力场且视为平面应变问题而对于一般形,通过等代圆半径算法简化,可进一步简化为轴对称问题,状断面的隧道圆形隧道现对其进行力学分析如。下粘弹性本构模型岩石体粘弹性基本模型是体,,岩石的蠕变遵循对数,但根据有关试验研究表明函数规律川亦,如图即对体进行改进图修正后的模型,,。岩石体作为粘弹性介质则任意时刻介质的应变可表示为由弹性部分和流变部分组成即口。。。,了、矛声产、少矛、,‘‘凡立,。‘,。,。,式中为弹性应变为流变应变为了不失一般性它们可分别表达为“‘卜尧·’

4、一·‘,“,,“’舜收稿一一日期贵州工业大学学报自然科学版年‘,是与。围岩性质有关的材料常数将式,则得到和式代人式三生、坛“·‘洲‘‘,】’勺一乙少舞,、,二,,,、。式中分别为应变应力偏量艺分别定义为抗压抗剪粘弹性常数无限大粘弹性体孔洞的力学分析国形孔洞的力学分析。对地下圆形隧道平面应变问题进行力学分析模型如图由于粘弹性介质体积不可压缩,有一一·,·。。二一“。告告二一。一十。、一,。告告本构方程可化为一矿解户·“‘十叮一斗“’典云其中取二,,对于平面应变间题几一“·,旦一。图圆形陇道平面应变模型‘二‘卜气

5、扩飞不对,于任意时刻上式均成立则有‘且了、少产、‘,了,,一。’‘才、护才由式知。。。、。。,二由几何关系知二。沱将式代人式,得毛‘护尹、吸“叮飞了、月弓门甩几内︸、户声,十二急匀‘‘,,、、,““,因此应变,‘’、且’“‘’乏一不砰乏不、,一,,、一一“‘叹‘十二“‘’戈荔盖币人一‘“‘位移“’岁,,,式中第一项为枯性变形取决于时间的对数函数随时间的增长围岩各点位移呈对数规律增加第二,,。项为弹性变形取决于弹性常数此部分为常量、将式代人式得一再仰二应变率‘了、毛声产、产、了、、夕人,八五沙、,即一乏贾云丁。

6、,。户忍了。户忍了公弓七断呻,。云云‘一‘。叫卜“,贵州工业大学学报自然科学版年‘,是与。围岩性质有关的材料常数将式,则得到和式代人式三生、坛“·‘洲‘‘,】’勺一乙少舞,、,二,,,、。式中分别为应变应力偏量艺分别定义为抗压抗剪粘弹性常数无限大粘弹性体孔洞的力学分析国形孔洞的力学分析。对地下圆形隧道平面应变问题进行力学分析模型如图由于粘弹性介质体积不可压缩,有一一·,·。。二一“。告告二一。一十。、一,。告告本构方程可化为一矿解户·“‘十叮一斗“’典云其中取二,,对于平面应变间题几一“·,旦一。图圆形陇道平

7、面应变模型‘二‘卜气扩飞不对,于任意时刻上式均成立则有‘且了、少产、‘,了,,一。’‘才、护才由式知。。。、。。,二由几何关系知二。沱将式代人式,得毛‘护尹、吸“叮飞了、月弓门甩几内︸、户声,十二急匀‘‘,,、、,““,因此应变,‘’、且’“‘’乏一不砰乏不、,一,,、一一“‘叹‘十二“‘’戈荔盖币人一‘“‘位移“’岁,,,式中第一项为枯性变形取决于时间的对数函数随时间的增长围岩各点位移呈对数规律增加第二,,。项为弹性变形取决于弹性常数此部分为常量、将式代人式得一再仰二应变率‘了、毛声产、产、了、、夕人,八五

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