發(fā)布時間：2018-01-14 01:05

  本文關(guān)鍵詞：巖體結(jié)構(gòu)非平衡演化的有效應(yīng)力原理及長期穩(wěn)定性分析　出處：《力學(xué)學(xué)報》2015年04期 　論文類型：期刊論文

  更多相關(guān)文章： 有效應(yīng)力 內(nèi)變量熱力學(xué) 非彈性余能 能量耗散率 長期穩(wěn)定性分析

【摘要】：開挖卸荷后的天然巖體往往處于非平衡演化狀態(tài),將直接影響巖體工程結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行、長期穩(wěn)定和安全.時效變形和損傷演化是巖體結(jié)構(gòu)非平衡演化的核心.在賴斯(Rice)內(nèi)變量熱力學(xué)理論框架下,提出了巖體結(jié)構(gòu)非平衡演化的有效應(yīng)力原理,指出有效應(yīng)力是總應(yīng)力中能有效驅(qū)動結(jié)構(gòu)演化的部分.將內(nèi)變量率形式的非彈性應(yīng)變率方程和能量耗散率函數(shù)表示為有效應(yīng)力形式,并提出非彈性余能概念.給定具體的余能密度函數(shù)和內(nèi)變量演化方程,得到了考慮損傷的內(nèi)變量黏塑性應(yīng)變率方程.通過相似材料加卸載蠕變試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)辨識,并分別計(jì)算了內(nèi)變量率形式和有效應(yīng)力形式的黏塑性應(yīng)變率、能量耗散率和非彈性余能,并對其進(jìn)行比較分析.結(jié)果表明:在過渡蠕變和穩(wěn)態(tài)蠕變階段兩種形式的方程計(jì)算的黏塑性應(yīng)變率幾乎相等,但在加速蠕變階段兩者相差較大;非彈性余能和能量耗散率全域積分分別從驅(qū)動結(jié)構(gòu)非平衡演化的內(nèi)在潛力和實(shí)際效果的角度表征了結(jié)構(gòu)的非平衡演化狀態(tài)和演化趨勢,能量耗散率積分更合適用于評價巖體工程結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性.最后以深埋地下洞室作為工程算例,并對其長期穩(wěn)定性進(jìn)行分析.
[Abstract]:The natural rock mass after excavation and unloading is often in the state of non-equilibrium evolution, which will directly affect the normal operation of rock mass engineering structure. Long-term stability and safety. Aging deformation and damage evolution are the core of non-equilibrium evolution of rock mass structure. The effective stress principle of non-equilibrium evolution of rock mass structure is proposed. It is pointed out that the effective stress is the part of the total stress that can effectively drive the evolution of the structure. The inelastic strain rate equation and the energy dissipation rate function in the form of internal variable rate are expressed as the effective stress forms. The concept of inelastic complementary energy is proposed. Given the specific complementary energy density function and the evolution equation of internal variables. The viscoplastic strain rate equation of internal variable considering damage is obtained, and the viscoplastic strain rate in the form of internal variable rate and effective stress is calculated, respectively, by using the loading and unloading creep test results of similar materials. The energy dissipation rate and the inelastic complementary energy are compared and analyzed. The results show that the viscoplastic strain rates calculated by the equations in the transition creep stage and the steady creep stage are almost equal. But there is a big difference between them in the accelerated creep stage. The global integration of inelastic complementary energy and energy dissipation rate represents the non-equilibrium evolution state and evolution trend of the structure from the perspective of the intrinsic potential and actual effect of the non-equilibrium evolution of the driving structure, respectively. The energy dissipation rate integral is more suitable to evaluate the long-term stability of rock mass engineering structure. Finally, the deep buried underground cavern is taken as an engineering example and its long-term stability is analyzed.
【作者單位】： 清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11172150,51279086) 水沙科學(xué)與水利水電工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目(2013-KY-2) 教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(NCET-13-0323)資助)~~
【分類號】：TU45
【正文快照】： 引言自然條件下的巖體結(jié)構(gòu)經(jīng)過漫長的地質(zhì)演化過程而處于天然的平衡狀態(tài),即預(yù)先存在平衡[1].劇烈的工程擾動,例如開挖、蓄水等,破壞了這種平衡使得擾動巖體出現(xiàn)與時間有關(guān)的應(yīng)力和變形重分布過程,該過程可稱為非平衡演化過程,將直接影響巖體工程結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行、長期穩(wěn)定和安全[

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 察美峰,孔廣亞,賈立宏;巖體工程系統(tǒng)失穩(wěn)的能量突變判斷準(zhǔn)則及其應(yīng)用[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;1997年04期

2 ;Deformation reinforcement theory and its application to high arch dams[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2008年S2期

3 張梅花;高謙;翟淑花;;高地應(yīng)力圍巖流變特性及豎井長期穩(wěn)定性分析[J];力學(xué)學(xué)報;2010年03期

4 周宏偉;王春萍;丁靖洋;張淼;;鹽巖流變特性及鹽腔長期穩(wěn)定性研究進(jìn)展[J];力學(xué)與實(shí)踐;2011年05期

5 張瀧;劉耀儒;楊強(qiáng);薛利軍;;考慮損傷的內(nèi)變量黏彈--黏塑性本構(gòu)方程[J];力學(xué)學(xué)報;2014年04期

6 陳衛(wèi)忠,朱維申,李術(shù)才;節(jié)理巖體斷裂損傷耦合的流變模型及其應(yīng)用[J];水利學(xué)報;1999年12期

7 鄭穎人,趙尚毅;巖土工程極限分析有限元法及其應(yīng)用[J];土木工程學(xué)報;2005年01期

8 陳宗基;周思孟;;根據(jù)流變學(xué)與地球動力學(xué)觀點(diǎn)研究新奧法[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;1988年02期

9 邵國建,卓家壽,章青;巖體穩(wěn)定性分析與評判準(zhǔn)則研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2003年05期

10 劉建華,朱維申,李術(shù)才,楊法玉;小浪底水利樞紐地下廠房巖體流變與穩(wěn)定性FLAC~(3D)數(shù)值分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2005年14期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 董璞;劉金龍;李亮輝;;強(qiáng)度折減有限元法分析邊坡穩(wěn)定性的精度探討[J];四川建筑科學(xué)研究;2009年02期

2 何建平;王新文;;某污水處理廠邊坡穩(wěn)定仿真分析[J];四川建筑科學(xué)研究;2009年04期

3 范秋雁;試論軟巖支護(hù)的理論基礎(chǔ)[J];地下空間;1999年04期

4 李健;鄧覲宇;袁臻;黃曉燕;李永斌;王玉標(biāo);;地下溶洞路床路塹失穩(wěn)——強(qiáng)度折減反分析[J];地下空間與工程學(xué)報;2005年06期

5 趙朝陽,吳平,張德良,陳興濤;路塹邊坡位移與失穩(wěn)反分析應(yīng)用與問題[J];地下空間與工程學(xué)報;2005年S1期

6 謝立新,李健,鄧覲宇,袁臻;路基工程失穩(wěn)—強(qiáng)度折減有限元反分析探討[J];地下空間與工程學(xué)報;2005年S1期

7 王樹英;陽軍生;;殿會坪連拱隧道邊仰坡穩(wěn)定性分析及整治[J];地下空間與工程學(xué)報;2007年S2期

8 楊臻;鄭穎人;張紅;王謙源;宋雅坤;;巖質(zhì)隧洞圍巖穩(wěn)定性分析與強(qiáng)度參數(shù)的探討[J];地下空間與工程學(xué)報;2009年02期

9 李忠友;鄧勇;紀(jì)秋林;李信臻;胡百萬;;云奉高速公路奉節(jié)東立交高填方邊坡數(shù)值分析[J];地下空間與工程學(xué)報;2009年02期

10 張寧;李術(shù)才;徐幫樹;薛翊國;張霄;;側(cè)壓力系數(shù)對海底隧道爆破效應(yīng)影響數(shù)值分析[J];地下空間與工程學(xué)報;2010年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 鄭穎人;;巖土材料的破壞與極限分析方法的發(fā)展[A];塑性力學(xué)新進(jìn)展——2011年全國塑性力學(xué)會議論文集[C];2011年

2 薛雷;孫強(qiáng);秦四清;劉漢東;黃鑫;;非均質(zhì)邊坡強(qiáng)度折減法折減范圍研究[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所第11屆（2011年度）學(xué)術(shù)年會論文集(中)[C];2012年

3 葛修潤;;關(guān)于邊坡與壩基抗滑穩(wěn)定問題的“矢量和”分析方法[A];第九屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會特邀報告[C];2007年

4 周桂云;李同春;;邊坡穩(wěn)定分析的自適應(yīng)性局部網(wǎng)格加密解法[A];第九屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會論文集[C];2007年

5 張玉成;楊光華;胡海英;張有詳;;在軟土地基上有反壓護(hù)道路堤及堤壩的穩(wěn)定計(jì)算[A];第九屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會論文集[C];2007年

6 楊光華;張玉成;張有祥;;變模量彈塑性強(qiáng)度折減法及其在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用[A];第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集[C];2008年

7 王娟;亢一瀾;秦慶華;李曉奇;肖霞;;考慮時間效應(yīng)的軟材料粘接界面力學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)表征[A];損傷、斷裂與微納米力學(xué)進(jìn)展：損傷、斷裂與微納米力學(xué)研討會論文集[C];2009年

8 劉耀儒;黃躍群;楊強(qiáng);王峻;;巖土邊坡的變形和穩(wěn)定分析[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長第十一屆中國科協(xié)年會論文集（1）[C];2009年

9 羅瀟;羅曉輝;黃躍;;包邊填砂路堤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與優(yōu)化分析[A];第18屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅱ冊[C];2009年

10 楊強(qiáng);劉耀儒;常強(qiáng);冷曠代;周維垣;楊若瓊;;結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定與控制理論及在巖土工程中的應(yīng)用[A];第19屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 何峰;巖石蠕變—滲流耦合作用規(guī)律研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

2 郭小紅;廈門翔安海底隧道風(fēng)化槽襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究[D];北京交通大學(xué);2011年

3 吳坤銘;邊坡及其抗滑樁加固工程可靠性分析方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2011年

4 趙闖;巖石粘彈性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

5 楊文東;復(fù)雜高壩壩區(qū)邊坡巖體的非線性損傷流變力學(xué)模型及其工程應(yīng)用[D];山東大學(xué);2011年

6 劉欽;炭質(zhì)頁巖隧道軟弱破碎圍巖大變形機(jī)理與控制對策及其應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2011年

7 楊慧;水—巖作用下多裂隙巖體斷裂機(jī)制研究[D];中南大學(xué);2010年

8 柴紅保;基于巖體斷裂損傷模型的邊坡穩(wěn)定性研究[D];中南大學(xué);2010年

9 柳群義;紅層路塹邊坡穩(wěn)定性與防治研究[D];中南大學(xué);2010年

10 王睿;煤層頂?shù)装逋凰刭|(zhì)力學(xué)條件及其危險性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張仰強(qiáng);石膏蠕變特性及礦房礦柱長期穩(wěn)定性研究[D];山東科技大學(xué);2010年

2 劉心廣;濟(jì)二煤礦深部巷道支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用研究[D];山東科技大學(xué);2010年

3 陳麗剛;基于ABAQUS滲流與應(yīng)力耦合作用的邊坡穩(wěn)定性分析[D];鄭州大學(xué);2010年

4 廖彪;基于離散單元法的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析[D];湘潭大學(xué);2010年

5 宮經(jīng)偉;水庫進(jìn)水塔—地基整體結(jié)構(gòu)三維有限元靜動力穩(wěn)定分析[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 歐陽君;土石壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的靜動力非線性有限元分析[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

7 張功;基于強(qiáng)度折減法的隧洞群穩(wěn)定性分析[D];南昌大學(xué);2010年

8 史生志;基于粘性土土性機(jī)理分析的邊坡穩(wěn)定性研究[D];浙江大學(xué);2011年

9 汪磊;基于能量原理的巖石邊坡穩(wěn)定性研究[D];武漢工業(yè)學(xué)院;2010年

10 趙敏;白龍體育場滑坡抗滑樁失穩(wěn)機(jī)制研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 欒茂田,武亞軍,年廷凱;強(qiáng)度折減有限元法中邊坡失穩(wěn)的塑性區(qū)判據(jù)及其應(yīng)用[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報;2003年03期

2 劉新榮,姜德義,許江,鮮學(xué)福;巖鹽溶腔圍巖應(yīng)力分布規(guī)律的有限元分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年02期

3 劉成倫,徐龍君,鮮學(xué)福;淺埋薄層巖鹽溶腔穩(wěn)定性的數(shù)值模擬計(jì)算[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年03期

4 邱賢德,姜永東,閻宗嶺,莊乾城;巖鹽的蠕變損傷破壞分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年05期

5 楊強(qiáng),程勇剛,趙亞楠,周維垣;基于非線性規(guī)劃的極限分析方法及其應(yīng)用[J];工程力學(xué);2004年02期

6 楊強(qiáng),楊曉君,陳新;基于D-P準(zhǔn)則的理想彈塑性本構(gòu)關(guān)系積分研究[J];工程力學(xué);2005年04期

7 楊春和;李銀平;屈丹安;陳鋒;尹雪英;;層狀鹽巖力學(xué)特性研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2008年04期

8 陳有亮;巖石蠕變斷裂特性的試驗(yàn)研究[J];力學(xué)學(xué)報;2003年04期

9 王永巖,魏佳,齊s，

本文編號：1421320