本文關鍵詞：膨脹巖隧洞時效變形的黏彈塑性力學解析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在深埋膨脹巖隧洞工程中,嚴重的邊墻側移與底板鼓起是常見的工程災害。闡釋了膨脹巖隧洞變形機制,基于濕度應力場理論建立了不同遇水條件下圍巖力學基本方程,計算非線性Zhang 3D HB、Hoek-Brown與線性Drucker-Prager強度準則下圍巖彈塑性應力分布。在此基礎上,借助非關聯(lián)流動法則、非線性擴容模型、改進蠕變模型計算膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變解,從理論上深化了陳宗基先生“膨脹巖與隧洞穩(wěn)定”觀點。最后針對部分膨脹巖隧洞加速變形破壞的問題,初步探討了深埋隧洞加速失穩(wěn)力學規(guī)律。通過對比實測數(shù)據(jù),可得以下結論:(1)基于濕度應力場理論的數(shù)學力學模型能很好地描述膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變特性,包括蠕變衰減特性與亞穩(wěn)定增長特性;不計非線性擴容影響的恒定擴容角模型存在物理上的錯誤,具有局限性:蠕變亞穩(wěn)定增長速率明顯偏高,隧洞成洞后即將面臨大變形破壞問題。(2)在隧洞開挖與蠕變衰減階段,隨著膨脹系數(shù)的增大,洞壁位移及其徑向分布均增大;在蠕變衰減與亞穩(wěn)定階段,隨著Zhang 3D HB強度準則參數(shù)的減小,洞壁位移及其徑向分布與塑性區(qū)半徑均增大;這與參數(shù)的物理意義一致。在蠕變早期,黏彈性變形起主導作用;在蠕變后期,黏塑性變形起控制作用,探索黏塑性區(qū)時效變形對膨脹巖隧洞失穩(wěn)的預判具有重要的理論指導意義。(3)增大內外水頭比值或者減小擴容角,隧洞圍巖時效變形漸趨于穩(wěn)定;考慮擴容、膨脹特性的滲水膨脹巖隧洞圍巖時效變形明顯大于不考慮情況。(4)采用改進的非線性西原模型描述深埋隧洞圍巖蠕變問題,可獲得蠕變行為全過程曲線,增大非線性黏塑性體蠕變指數(shù)和減小黏滯系數(shù),圍巖蠕變行為逐漸由黏彈性過渡到黏彈塑性;巖體強度準則參數(shù)m值愈小,巖性愈軟,隧洞洞壁蠕變變形量愈大,時效行為主要體現(xiàn)為非線性特征;洞周面力可減小隧洞洞壁變形,對深埋隧洞加速失穩(wěn)起到一定的延緩作用。本文針對深埋膨脹巖隧洞時效變形與加速失穩(wěn)力學問題,從理論上深化了此類隧洞變形機制,豐富了修筑于膨脹巖中的水工、礦山和交通隧洞設計理論。
【關鍵詞】：膨脹巖隧洞 時效變形 黏彈塑性 力學解析 變形機制
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U451
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 基礎理論與方程構建11-16
• 1.2.2 數(shù)值計算與實測分析16-17
• 1.2.3 解析理論與分析17-22
• 1.3 本文研究內容與技術路線22-23
• 1.3.1 擬解決關鍵問題22-23
• 1.3.2 研究意義23
• 1.3.3 技術路線23
• 1.4 論文結構安排23-25
• 第2章 吸水膨脹巖隧洞時效變形的黏彈塑性力學解析25-61
• 2.1 概述25
• 2.2 膨脹巖隧洞變形機制25-26
• 2.3 吸水膨脹巖隧洞計算模型26-36
• 2.3.1 基本假設26-27
• 2.3.2 基本方程27-30
• 2.3.3 Zhang 3D HB強度準則30-32
• 2.3.4 非線性擴容模型32-36
• 2.4 吸水膨脹巖隧洞圍巖黏塑性區(qū)應力場與蠕變場求解36-42
• 2.4.1 塑性中主應力表達式的構建36-37
• 2.4.2 圍巖黏塑性區(qū)三維應力求解37-39
• 2.4.3 圍巖黏塑性區(qū)時效變形求解39-42
• 2.5 吸水膨脹巖隧洞圍巖黏彈性區(qū)應力場與蠕變場求解42-46
• 2.5.1 圍巖黏彈性區(qū)應力分布42-45
• 2.5.2 圍巖黏彈性區(qū)時效變形求解45-46
• 2.6 膨脹巖（頁巖）隧洞變形的實測數(shù)據(jù)對比分析46-47
• 2.7 吸水膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變特性分析47-59
• 2.7.1 恒定擴容角模型解法47-48
• 2.7.2 對比恒定擴容角模型計算結果48-53
• 2.7.3 參數(shù)敏感性分析53-59
• 2.8 本章小結59-61
• 第3章 滲水膨脹巖隧洞時效變形的黏彈塑性力學解析61-81
• 3.1 概述61-62
• 3.2 滲水膨脹巖隧洞計算模型62-64
• 3.2.1 基本假設62-63
• 3.2.2 基本方程63-64
• 3.3 滲水膨脹巖隧洞開挖卸荷圍巖力學響應64-67
• 3.3.1 圍巖黏彈塑性區(qū)三維應力分布64-66
• 3.3.2 理論解答的廣泛意義與相關討論66-67
• 3.4 滲水膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變解67-72
• 3.4.1 圍巖黏彈性區(qū)時效變形計算69-70
• 3.4.2 圍巖黏塑性區(qū)時效變形計算70-72
• 3.5 滲水膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變特性分析72-78
• 3.5.1 計算參數(shù)的選取72
• 3.5.2 滲流效應72-75
• 3.5.3 擴容效應75-77
• 3.5.4 對比分析77-78
• 3.6 本章小結78-81
• 第4章 深埋隧洞圍巖蠕變全過程的非線性力學解析81-107
• 4.1 概述81-82
• 4.2 膨脹巖隧洞圍巖加速失穩(wěn)力學難題82-87
• 4.2.1 已有蠕變模型的局限性與相關思考82-85
• 4.2.2 超越方程85-87
• 4.3 深埋隧洞圍巖蠕變全過程的非線性力學模型87-90
• 4.3.1 基本假設87-88
• 4.3.2 基本方程88-90
• 4.4 深埋隧洞圍巖蠕變全過程的非線性應力場90-93
• 4.5 深埋隧洞圍巖蠕變全過程的非線性位移解93-96
• 4.5.1 圍巖黏彈性區(qū)時效變形計算93-94
• 4.5.2 圍巖黏塑性區(qū)時效變形計算94-96
• 4.6 深埋隧洞圍巖蠕變全過程的非線性力學分析96-106
• 4.6.1 計算參數(shù)的選取96
• 4.6.2 非線性黏塑性體參數(shù)分析96-98
• 4.6.3 洞周面力影響分析98-100
• 4.6.4 擴容敏感性分析100-103
• 4.6.5 不同蠕變模型計算結果對比103-106
• 4.7 本章小結106-107
• 第5章 結論與展望107-111
• 5.1 主要結論107-108
• 5.2 后續(xù)研究工作及展望108-111
• 參考文獻111-125
• 致謝125-127
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果127-128

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  本文關鍵詞：膨脹巖隧洞時效變形的黏彈塑性力學解析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：487928