摘要：基于西原模型,假设黏塑性体的偏应变张量的一阶导数与瞬态偏应力张量和稳态偏应力张量之差成正比,得到围岩黏塑性区的本构方程。采用拉普拉斯变换与逆变换,推导了圆形隧道黏弹-黏塑性解析解。当t?0时,该解退化成线弹性本构模型的解答;当t??时,该解退化成理想弹塑性本构模型的解答。通过工程实例,分析了围岩位移场、应力场和黏塑性区半径随时间的变化规律。当支护力保持不变时,围岩不同位置位移、围岩黏塑性区半径将随时间增长而持续增大并趋于稳定;围岩黏弹-黏塑性特征对径向应力和黏弹性区切向应力影响较小,对黏塑性区切向应力影响较大,越靠近洞壁处,切向应力随时间变化越剧烈。此外,不同支护力作用下洞壁处的切向应力在支护初期均较大,因此应采用及时支护的策略;考虑到围岩黏弹-黏塑性特征对支护力的影响,建议采取让压支护技术以保证围岩和衬砌的稳定性。

摘要：为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。通过锦屏二级水电站引水隧洞案例验证解析方法的可靠性,并进行了塑性区半径和围岩变形的影响因素定量分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的西原模型更能反映实际隧洞工程岩体流变特性,建立的解析方法能够考虑围岩应力释放效应和塑性体积扩容特征对围岩变形的影响,其计算结果与实际监测数据吻合良好;(2)围岩应力释放系数、Hoek-Brown准则参数s、原岩应力和隧洞半径对塑性区半径的影响较大,是判断流变围岩隧洞稳定性的主要考虑指标,相对而言,岩石单轴抗压强度和Hoek-Brown准则参数m对塑性区半径的影响较小;(3)引入围岩扩容系数后,围岩位移量显著增加,但基本不影响围岩流变变形曲线形态和塑性区半径,从洞壁向围岩内部延伸,围岩扩容系数对围岩变形的影响越来越小。

摘要：以某浅埋山岭隧道围岩变形失稳为研究对象,基于西原模型及Mohr-Coulomb屈服准则在FLAC^(3D)中的二次开发应用,对浅埋隧道在开挖条件下围岩的变形进行分析.结果表明:应用西原模型计算围岩的位移时,可以考虑时间效应对围岩变形的影响,其塑性区主要形成于隧道开挖过程中和初支结构施工阶段,在仰拱浇筑完成后达到基本稳定.另外,塑性区形态受隧道埋深的影响,随着浅埋隧道埋深增加,开挖后围岩塑性区形态由近似半椭圆形向蝶形转变,当埋深小于2倍硐室宽度时,围岩塑性区近似半椭圆形并贯穿至地表.将本研究计算结果与监测数据对比分析发现,该计算结果的累积变形值略大于实际监测结果值,这是因为监测工序稍晚于开挖工序.对浅埋隧道围岩变形规律的研究是基于工程实例开展的,其成果对同类工程的设计与施工具有一定的指导意义.

摘要：将一维西原模型的应力–应变关系推广为三维应力状态的弹-粘弹-粘塑本构方程,以其竖向应变表达式作为基本方程,对长期单向压缩试验结果进行曲线拟合,从而确定该流变模型的本构参数。该方法简便快捷,所获参数物理意义明确,可推广应用于其它流变模型的参数确定。

摘要：目前能合理模拟软岩流变效应的相似材料很少,而采用模型试验法研究软岩工程的长期流变效应也处于探索阶段。为给软岩流变模型试验提供合适的相似材料,研制出一种以铁粉、重晶石粉和石英砂为骨料,松香酒精溶液为胶结剂,液压油为黏滞剂的软岩流变相似材料。该相似材料强度低,流变性强,不仅可模拟软岩的瞬时弹塑性性质,也能较好模拟软岩的流变特性。假定骨料比例恒定,调节松香酒精溶液浓度m和液压油含量w,开展了一系列梯度配比试验。研究表明:(1)该相似材料的主要瞬时强度变形参数和西原模型流变参数均受m和w两因素的双重影响;(2)松香酒精溶液浓度越大,试样强度越大,流变性越小;(3)液压油含量越大,试样强度越小,流变性越明显;(4)相比松香酒精溶液浓度m,液压油含量w对西原模型各参数的影响更大,起主控作用。最终,将该相似材料应用于神华新街软弱砂质泥岩煤矿盾构斜井的长期流变模型试验中,试验结果表明:该材料瞬时力学性能和流变特性均达到试验要求,为试验取得良好结果提供了材料保证。

摘要：为了探讨岩体流变特性对水工隧洞围岩-支护体系的影响,提出了考虑围岩流变特性的隧洞支护结构时变可靠度分析方法。首先采用基于莫尔-库伦准则的西原模型,在静水应力场中给出锚喷支护圆形隧洞的黏弹-黏塑性解析解;然后根据锚杆内、外端位移的解析解和锚杆的屈服强度,构建锚杆承载能力可靠度计算功能函数;最后结合工程实例进行锚喷支护时变可靠度计算与分析。结果表明:围岩的流变特性对围岩位移和锚杆变形量的影响较大,锚喷支护的可靠指标值随时间推移不断减小,而后逐渐趋于稳定;对于围岩条件较差的水工隧洞,不考虑岩体流变特性影响的锚喷支护设计是偏于危险的。研究成果可为水工隧洞支护结构长期可靠性评价提供方法参考和理论支撑。

摘要：为了研究四川华蓥煤矿巷道围岩在不同围压特性条件下的蠕变特性,采用TAW-2000试验系统对砂岩进行三轴蠕变试验。以改进的西原模型为基础,通过引入损伤变量与时间的关系,对模型蠕变参数进行非定常化,得到改进后的变参数蠕变时效性模型。结果表明:建立的变参数时效性蠕变模型不仅可以描述岩石衰减蠕变和稳定蠕变变形特性,也弥补了传统蠕变模型无法描述加速蠕变特性的缺点,且很好地预测蠕变变形发展规律;模型与试验曲线良好吻合度,说明了该模型的正确性与合理性。

摘要：为了揭示分布于北天山中西部的志留系上统紫红色粉砂质泥岩的蠕变特性,为拟建于此的某深埋越岭特长隧洞的设计、施工,以及长期稳定问题评价提供依据,通过钻孔取样进行了三轴蠕变试验研究。试验在5台岩石三轴蠕变试验机上进行,围压分别为0、5、102、03、0 MPa。试验取得以下主要成果:1)揭示了这类黏土岩的蠕变特性可用西原模型加以描述,并由此建立了蠕变本构方程;2)采用曲线求参法求解了各流变参数;3)采用叠加原理与等时曲线法获得了岩石的长期强度;4)各蠕变参数随围压的升高而增大,长期强度较瞬时强度降低的幅度亦随围压升高而增大,单轴条件下降低25%,30MPa围压时降低52%;5)抗剪断长期强度较瞬时强度降低了60%(内聚力)和36%(内摩擦角)。这些成果为工程建设提供了科学依据,试验方法与成果整理方法可供同类工程参考。同时,还通过常规试验获得了该类岩石的主要物理力学性能,这将有助于蠕变试验成果在其他工程中类比使用。

摘要：针对软土地区的桥梁常因软土蠕变而产生病害的问题,研究了土体蠕变特性对桥台软基变形分析的影响。首先引入改进的西原模型;然后将桥台及软基简化为可共同考虑土体蠕变的桩-土-桥台共同工作的有限元计算模型,基于蠕变计算的时步-粘性初应变法,给出可考虑软土蠕变非线性特性的有限元计算方法,并据此编制出相应的有限元计算程序;最后利用该程序对某桥台桩基工程实例进行分析,得到了该桩基桥台后软土蠕变场等值线图,反映出桥台与桩对蠕变场的影响范围及承台与桩交接处的应变集中现象。

摘要：加速蠕变阶段是滑坡临滑预报的关键阶段,探讨加速蠕变阶段的模型,对滑坡临滑预报具有一定的指导意义。