考慮流-固耦合與時間效應(yīng)影響的隧道穩(wěn)定性分析.pdf

1、中國是世界上擁有隧道數(shù)量最多，技術(shù)發(fā)展最快，地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)形式最為復(fù)雜的國家。在眾多的隧道當(dāng)中，絕大多數(shù)的隧道存在著滲流和圍巖的時間效應(yīng)問題，也是影響隧道穩(wěn)定性最為顯著的方面。如果處理不當(dāng)不但會極大地增加施工成本，還會發(fā)生災(zāi)難性事故，嚴(yán)重威脅著施工人員的安全。本文針對流-固耦合問題與軟弱圍巖的流變性問題進(jìn)行了研究，主要的內(nèi)容和成果如下:
　　(1)總結(jié)出定量評價隧道圍巖穩(wěn)定性的方法，通過巖體單元的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，推導(dǎo)出單元狀態(tài)指標(biāo)(

2、ZSI)的計算公式，利用單元狀態(tài)指標(biāo)的值來判斷隧道圍巖的穩(wěn)定性。通過對巖土工程中的典型問題和試驗進(jìn)行對比，驗證了該方法的正確性，為研究隧道流-固耦合與時間效應(yīng)提供基礎(chǔ)。
　　(2)通過ZSI與單元的滲透性建立聯(lián)系，得出巖體單元滲透系數(shù)隨應(yīng)變狀態(tài)變化的公式，利用FISH語言使其在FLAC3D中得以實現(xiàn)。針對大連地鐵202標(biāo)段進(jìn)行了應(yīng)用，并與實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，對盾構(gòu)隧道工作面的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。
　　(3)針對圍巖的時間

3、效應(yīng)提出了能夠全面描述巖土體蠕變的模型，即非線性西原軟化模型-NNS模型。該模型將線性的西原模型中的黏壺元件進(jìn)行了非線性化處理，并添加了應(yīng)變軟化的塑性元件，使得材料的參數(shù)隨著時間和應(yīng)變的增加出現(xiàn)衰減，以實現(xiàn)加速蠕變的階段，更加符合材料的實際情況。并且給出了模型各個參數(shù)的辨識方法。
　　(4)對FLAC3D中內(nèi)置的模型進(jìn)行二次開發(fā)，使得NNS模型在程序中得以實現(xiàn)，給出了相應(yīng)的技術(shù)路線并成功開發(fā)，針對模型的彈塑性特性、黏彈性特性和黏彈