基于黏弹−黏塑性模型的软岩隧洞长期变形解析

作     者：冯渠彰 刘海明 曹净 丁文云 王志良 彭咏梅 FENG Quzhang;LIU Haiming;CAO Jing;DING Wenyun;WANG Zhiliang;PENG Yongmei

作者机构：昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司云南昆明650220 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 

基　　金：中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目(2020EEEVL0204) 云南省重大科技专项计划项目(202102AF080001-2) 

出 版 物：《中南大学学报(自然科学版)》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2025年第56卷第2期

页      码：716-729页

摘      要：为预测考虑蠕变特性的隧洞长期变形,提出了一种基于黏弹-黏塑性损伤流变模型和光滑广义Zhang-Zhu(GZZ)准则的软岩隧洞长期变形半解析计算方法。首先,引入能反映岩石损伤的Abel黏壶对黏弹-黏塑性模型进行非线性改良;其次,在有限差分法的基础上,结合光滑GZZ准则、非关联流动法则和非线性剪胀角模型,求出在应变软化行为影响下的隧洞变形;第三,采用黏弹-黏塑性模型求解在蠕变行为影响下的隧洞长期变形;最后,用现有解析解和实际工程案例验证该方法的有效性,并讨论不同参数对该解的敏感性。研究结果表明:本文解能够有效考虑软岩隧洞长期变形的蠕变效应;围岩特征曲线随蠕变时长不断右移,围岩变形增大,支护设计需考虑隧洞后续变形,建议采用让压支护措施;峰值剪胀角变大能增大围岩初态和瞬态变形,对瞬态变形的增大效果更明显;损伤参数变大也能增大隧洞变形,且能使围岩加快进入加速蠕变阶段;延迟时间和松弛时间变长都会减小隧洞变形;求导阶数变大会增大隧洞变形,且使围岩变形曲线的非线性特征更明显。

主 题 词：有限差分法 Abel黏壶 黏弹-黏塑性 GZZ强度准则 隧洞长期变形 

学科分类：08[工学] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11817/j.issn.1672-7207.2025.02.025

馆 藏 号：203157964...