為探究在軟弱圍巖隧道運(yùn)營期間圍巖蠕變效應(yīng)對二次襯砌安全性的影響,以九景高速公路隧道為依托,以Ⅳ級圍巖區(qū)段二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)為研究對象,采用室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬手段,首先對該圍巖區(qū)段泥質(zhì)粉砂巖在不同應(yīng)力水平下的單軸蠕變特性進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)分析,并采用Cvisc模型對蠕變試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了非線性擬合,獲得了Cvisc模型的蠕變參數(shù)。然后,利用FLAC3D軟件建立了兩車道公路隧道三維數(shù)值模型,研究了單考慮圍巖蠕變作用和同時考慮隧道埋深對運(yùn)營隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性的影響。結(jié)果表明:非線性擬合相關(guān)性系數(shù)在0.92～0.96之間,可認(rèn)為Cvisc模型能夠很好地描述泥質(zhì)粉砂巖的衰減蠕變和穩(wěn)定蠕變關(guān)系;單考慮圍巖蠕變作用,在同一支護(hù)時間,二次襯砌安全系數(shù)較高的位置支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的圍巖壓力相對較小,圍巖的蠕變變形量較大,但過小的支護(hù)承載又會導(dǎo)致圍巖蠕變變形而增加圍巖壓力,進(jìn)而不利于運(yùn)營隧道襯砌結(jié)構(gòu)的長期安全;同時考慮隧道埋深的影響,二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載隨著隧道埋深的增加而減小,即圍巖自身能夠承擔(dān)較大部分的因蠕變變形而增加的圍巖壓力,從而對運(yùn)營隧道襯砌結(jié)構(gòu)的長期安全有利。 

【文章來源】：公路交通科技. 2020,37(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

Ⅳ級圍巖復(fù)合式襯砌

通過YSR-300型巖石三軸蠕變試驗(yàn)系統(tǒng)對泥質(zhì)粉砂巖進(jìn)行單軸壓縮蠕變試驗(yàn),獲得了巖樣在0.7Rc,0.8Rc,0.9Rc應(yīng)力水平下較能反映其蠕變特性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線(見圖2)。2.2 蠕變模型與參數(shù)確定

式中,EK、EM分別為Kelvin體、Maxwell體的彈性模量;ηK、ηM分別為Kelvin體、Maxwell體的黏性系數(shù);σ0為常應(yīng)力;εP為塑性體應(yīng)變。蠕變方程(1),(2)屬于非線性函數(shù)形式,為求其中的蠕變參數(shù),可采用最小二乘法中Boltzmann法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),即采用線性疊加的間接方法求解[16]。結(jié)果表明,圖2中的擬合曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線的相關(guān)系數(shù)R2在0.92～0.96之間,因此,可以認(rèn)為Cvisc模型能夠描述泥質(zhì)粉砂巖的衰減蠕變和穩(wěn)定蠕變關(guān)系。根據(jù)室內(nèi)蠕變試驗(yàn)結(jié)果,得到Cvisc模型在0.7Rc,0.8Rc,0.9Rc應(yīng)力水平下的蠕變參數(shù)(見表2)。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3268994