【摘要】：千枚巖巖性差,強(qiáng)度低,變形大,具有明顯的軟弱、松散、破碎等地質(zhì)問(wèn)題,屬于軟巖,軟巖在工程力擾動(dòng)下能夠產(chǎn)生明顯的塑性與蠕變特性。深部軟巖工程的蠕變性不僅與巖石本身有關(guān),而且與環(huán)境有關(guān)。對(duì)于很多軟巖工程,尤其是對(duì)深埋于地下的隧道或巷道,都處于復(fù)雜環(huán)境中,即多種環(huán)境場(chǎng)相互耦合,相互影響,其中包括應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、溫度場(chǎng)等。復(fù)雜環(huán)境下的巖石蠕變特性會(huì)對(duì)工程的穩(wěn)定性造成很大的影響,會(huì)是后期工程運(yùn)營(yíng)的安全隱患。在實(shí)際工程中,通常是根據(jù)巖石的力學(xué)參數(shù)來(lái)分析隧道圍巖的穩(wěn)定性,但巖石是一種非均質(zhì)、非線性、不連續(xù)的材料,如何能夠簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地得到圍巖參數(shù),對(duì)實(shí)際工程具有重要的指導(dǎo)意義。以“蘭州至�？趪�(guó)家高速公路”渭源至武都建設(shè)項(xiàng)目WWSY2標(biāo)段沙灣隧道為實(shí)際工程背景,根據(jù)相似準(zhǔn)則研制千枚巖相似材料,并采用模型試驗(yàn)裝置進(jìn)行模型試驗(yàn),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),結(jié)合位移反分析方法,對(duì)圍巖的應(yīng)力-滲流耦合蠕變多參數(shù)進(jìn)行反演,并用反演所得參數(shù)進(jìn)行ABAQUS有限元分析。主要內(nèi)容包括:(1)基于Burgers本構(gòu)模型,編制相應(yīng)的的UMAT子程序,同時(shí)利用ABAQUS有限元軟件,通過(guò)單軸蠕變?cè)囼?yàn)驗(yàn)證Burgers子程序的正確性。(2)建立PSO-BP與IA-BP反分析方法,通過(guò)MATLAB軟件編制PSO-BP算法與IA-BP算法程序,建立正交表并將其作為學(xué)習(xí)樣本,分別通過(guò)PSO-BP算法與IA-BP算法計(jì)算,對(duì)比兩個(gè)算法的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值。通過(guò)對(duì)比可知IA-BP算法的預(yù)測(cè)效果較好。(3)基于IA-BP算法,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行反分析得到圍巖的力學(xué)參數(shù),運(yùn)用ABAQUS有限元軟件,建立三維有限元模型,采用分部臺(tái)階開(kāi)挖法,進(jìn)行隧道圍巖穩(wěn)定性分析。(4)依據(jù)相似三定理,推導(dǎo)流-固耦合相似準(zhǔn)則,并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)蠕變階段的相似準(zhǔn)則,研制一種滲流-應(yīng)力耦合作用下的千枚巖蠕變相似材料。(5)以“蘭州至海口國(guó)家高速公路”渭源至武都建設(shè)項(xiàng)目WWSY2標(biāo)段沙灣隧道為實(shí)際工程背景,制作沙灣隧道物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?采用千枚巖相似材料,進(jìn)行模型試驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U456

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本文編號(hào)：2606099