软岩隧道施工力学效应研究.pdf

[摘要]软岩的时间效应是其力学性质很重要的一方面，由于软岩的流变，在隧道开挖过程中会导致变形过大。为了研究软岩地质条件下隧道开挖的力学效应，从软岩的性质入手，在室内蠕变试验的基础上，提出了软岩的计算模型，并选用了恰当的本构关系。通过确定的本构模型进行数值建模计算，得到了软岩隧道在开挖过程中考虑时间效应和不考虑时间效应两种情况的应力应变云图，并作分析。将隧道在开挖过程中的现场实测数据与数值模拟的结果进行对比，考虑时间效应的数值模拟计算值与实测值较为接近，验证了选用模型的正确性。[关键词]隧道工程；软岩；流变；施工力学

内容摘抄：

1岩石单轴压缩蠕变试验
1.1试验仪器和试验方案
为了对上述问题进行研究，本文选取遂道的岩块进行试验，根据蠕变曲线选取适合的蠕变本构方程得到相应参数进行求解，为后面的理论分析提供理论依据。本次单轴压缩蠕变试验采用GDS三轴试验仪。GDS三轴试验仪的优点就是它能够很好实现用户的预算和技术要求，比较先进的仪器设备。该设备既可以做土的相关试验，也可以做岩石类的试验，但是需要做相应的改装，并实现生产。本文采用5个加载等级分级加载，分别取加载荷载大小为：9.5,15.5,21.5,27,32kN。

1.2试验结果分析
本文采用的软岩试样单轴蠕变试验的加载方式为分级加载其试验结果如图1所示。稳定蠕变和不稳定蠕变是岩石随着对其加载力大小而发生的，这是根据试验阶段的试验设计确定的。而最终岩石得到的蠕变曲线可以根据加载应力和临界应力的比较分为若干阶段，当前者大时可以分为3个阶段加速蠕变、城速蠕变、等速蠕变，当前者小时可以分为两个阶段诚速蠕变和等速蠕变。通过本次的试验结果可以知道该岩石试样最终表现出两个阶段，这正是因为加载值较小的缘故，所以这就为后文模型的采用提供了试验依据。

2软岩隧道施工力学效应研究
2.1数值计算模型及计算参数
建立的数值模型如图2所示。可以看出，该隧道是偏压隧道，由于偏压的存在，将会导致该隧道在开挖过程中表现出不同的受力和变形特征。

2.2模型参数的确定
模型基本力学参数如表1所示，模型支护结构参数如表2所示，围岩蠕变计算参数如表3所示。

3结语
本文主要是针对在具体遂道施工过程中遇到的较差地质状况时的软岩进行研究，通过室内试验和现场勘测，以及数值模拟对软岩的流变性质进行评价，得出软岩条件下隧道开挖的一些基本参数，可以得出以下结论。
1)通过室内试验的相关数据，得到相关蠕变数据，利用这些数据以及变化趋势，选择了合理的蠕变本构模型。
2)通过提出的蠕变本构模型，算出数值模拟需要的相关参数，以备数值模拟计算所采用。
3)以具体的偏压隧道工程实例，建立三维数值计算模型，在考虑时间因素的条件下，分析了拱顶沉降和周边收敛的变化情况。
4)利用所提出的本构模型，在考虑时间的前提下计算特定断面的拱顶沉降和周边收敛，与实际检测数据进行对比，既验证了模型的正确性，又得出在软岩施工过程中考虑其围岩的流变特性的重要性的结论。

（略）

投稿会员：巧克力布丁