本文關(guān)鍵詞：膨脹巖隧洞時(shí)效變形的黏彈塑性力學(xué)解析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在深埋膨脹巖隧洞工程中,嚴(yán)重的邊墻側(cè)移與底板鼓起是常見(jiàn)的工程災(zāi)害。闡釋了膨脹巖隧洞變形機(jī)制,基于濕度應(yīng)力場(chǎng)理論建立了不同遇水條件下圍巖力學(xué)基本方程,計(jì)算非線(xiàn)性Zhang 3D HB、Hoek-Brown與線(xiàn)性Drucker-Prager強(qiáng)度準(zhǔn)則下圍巖彈塑性應(yīng)力分布。在此基礎(chǔ)上,借助非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則、非線(xiàn)性擴(kuò)容模型、改進(jìn)蠕變模型計(jì)算膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變解,從理論上深化了陳宗基先生“膨脹巖與隧洞穩(wěn)定”觀點(diǎn)。最后針對(duì)部分膨脹巖隧洞加速變形破壞的問(wèn)題,初步探討了深埋隧洞加速失穩(wěn)力學(xué)規(guī)律。通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),可得以下結(jié)論:(1)基于濕度應(yīng)力場(chǎng)理論的數(shù)學(xué)力學(xué)模型能很好地描述膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變特性,包括蠕變衰減特性與亞穩(wěn)定增長(zhǎng)特性;不計(jì)非線(xiàn)性擴(kuò)容影響的恒定擴(kuò)容角模型存在物理上的錯(cuò)誤,具有局限性:蠕變亞穩(wěn)定增長(zhǎng)速率明顯偏高,隧洞成洞后即將面臨大變形破壞問(wèn)題。(2)在隧洞開(kāi)挖與蠕變衰減階段,隨著膨脹系數(shù)的增大,洞壁位移及其徑向分布均增大;在蠕變衰減與亞穩(wěn)定階段,隨著Zhang 3D HB強(qiáng)度準(zhǔn)則參數(shù)的減小,洞壁位移及其徑向分布與塑性區(qū)半徑均增大;這與參數(shù)的物理意義一致。在蠕變?cè)缙?黏彈性變形起主導(dǎo)作用;在蠕變后期,黏塑性變形起控制作用,探索黏塑性區(qū)時(shí)效變形對(duì)膨脹巖隧洞失穩(wěn)的預(yù)判具有重要的理論指導(dǎo)意義。(3)增大內(nèi)外水頭比值或者減小擴(kuò)容角,隧洞圍巖時(shí)效變形漸趨于穩(wěn)定;考慮擴(kuò)容、膨脹特性的滲水膨脹巖隧洞圍巖時(shí)效變形明顯大于不考慮情況。(4)采用改進(jìn)的非線(xiàn)性西原模型描述深埋隧洞圍巖蠕變問(wèn)題,可獲得蠕變行為全過(guò)程曲線(xiàn),增大非線(xiàn)性黏塑性體蠕變指數(shù)和減小黏滯系數(shù),圍巖蠕變行為逐漸由黏彈性過(guò)渡到黏彈塑性;巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則參數(shù)m值愈小,巖性愈軟,隧洞洞壁蠕變變形量愈大,時(shí)效行為主要體現(xiàn)為非線(xiàn)性特征;洞周面力可減小隧洞洞壁變形,對(duì)深埋隧洞加速失穩(wěn)起到一定的延緩作用。本文針對(duì)深埋膨脹巖隧洞時(shí)效變形與加速失穩(wěn)力學(xué)問(wèn)題,從理論上深化了此類(lèi)隧洞變形機(jī)制,豐富了修筑于膨脹巖中的水工、礦山和交通隧洞設(shè)計(jì)理論。
【關(guān)鍵詞】：膨脹巖隧洞 時(shí)效變形 黏彈塑性 力學(xué)解析 變形機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U451
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 基礎(chǔ)理論與方程構(gòu)建11-16
• 1.2.2 數(shù)值計(jì)算與實(shí)測(cè)分析16-17
• 1.2.3 解析理論與分析17-22
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線(xiàn)22-23
• 1.3.1 擬解決關(guān)鍵問(wèn)題22-23
• 1.3.2 研究意義23
• 1.3.3 技術(shù)路線(xiàn)23
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排23-25
• 第2章 吸水膨脹巖隧洞時(shí)效變形的黏彈塑性力學(xué)解析25-61
• 2.1 概述25
• 2.2 膨脹巖隧洞變形機(jī)制25-26
• 2.3 吸水膨脹巖隧洞計(jì)算模型26-36
• 2.3.1 基本假設(shè)26-27
• 2.3.2 基本方程27-30
• 2.3.3 Zhang 3D HB強(qiáng)度準(zhǔn)則30-32
• 2.3.4 非線(xiàn)性擴(kuò)容模型32-36
• 2.4 吸水膨脹巖隧洞圍巖黏塑性區(qū)應(yīng)力場(chǎng)與蠕變場(chǎng)求解36-42
• 2.4.1 塑性中主應(yīng)力表達(dá)式的構(gòu)建36-37
• 2.4.2 圍巖黏塑性區(qū)三維應(yīng)力求解37-39
• 2.4.3 圍巖黏塑性區(qū)時(shí)效變形求解39-42
• 2.5 吸水膨脹巖隧洞圍巖黏彈性區(qū)應(yīng)力場(chǎng)與蠕變場(chǎng)求解42-46
• 2.5.1 圍巖黏彈性區(qū)應(yīng)力分布42-45
• 2.5.2 圍巖黏彈性區(qū)時(shí)效變形求解45-46
• 2.6 膨脹巖（頁(yè)巖）隧洞變形的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析46-47
• 2.7 吸水膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變特性分析47-59
• 2.7.1 恒定擴(kuò)容角模型解法47-48
• 2.7.2 對(duì)比恒定擴(kuò)容角模型計(jì)算結(jié)果48-53
• 2.7.3 參數(shù)敏感性分析53-59
• 2.8 本章小結(jié)59-61
• 第3章 滲水膨脹巖隧洞時(shí)效變形的黏彈塑性力學(xué)解析61-81
• 3.1 概述61-62
• 3.2 滲水膨脹巖隧洞計(jì)算模型62-64
• 3.2.1 基本假設(shè)62-63
• 3.2.2 基本方程63-64
• 3.3 滲水膨脹巖隧洞開(kāi)挖卸荷圍巖力學(xué)響應(yīng)64-67
• 3.3.1 圍巖黏彈塑性區(qū)三維應(yīng)力分布64-66
• 3.3.2 理論解答的廣泛意義與相關(guān)討論66-67
• 3.4 滲水膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變解67-72
• 3.4.1 圍巖黏彈性區(qū)時(shí)效變形計(jì)算69-70
• 3.4.2 圍巖黏塑性區(qū)時(shí)效變形計(jì)算70-72
• 3.5 滲水膨脹巖隧洞黏彈塑性蠕變特性分析72-78
• 3.5.1 計(jì)算參數(shù)的選取72
• 3.5.2 滲流效應(yīng)72-75
• 3.5.3 擴(kuò)容效應(yīng)75-77
• 3.5.4 對(duì)比分析77-78
• 3.6 本章小結(jié)78-81
• 第4章 深埋隧洞圍巖蠕變?nèi)^(guò)程的非線(xiàn)性力學(xué)解析81-107
• 4.1 概述81-82
• 4.2 膨脹巖隧洞圍巖加速失穩(wěn)力學(xué)難題82-87
• 4.2.1 已有蠕變模型的局限性與相關(guān)思考82-85
• 4.2.2 超越方程85-87
• 4.3 深埋隧洞圍巖蠕變?nèi)^(guò)程的非線(xiàn)性力學(xué)模型87-90
• 4.3.1 基本假設(shè)87-88
• 4.3.2 基本方程88-90
• 4.4 深埋隧洞圍巖蠕變?nèi)^(guò)程的非線(xiàn)性應(yīng)力場(chǎng)90-93
• 4.5 深埋隧洞圍巖蠕變?nèi)^(guò)程的非線(xiàn)性位移解93-96
• 4.5.1 圍巖黏彈性區(qū)時(shí)效變形計(jì)算93-94
• 4.5.2 圍巖黏塑性區(qū)時(shí)效變形計(jì)算94-96
• 4.6 深埋隧洞圍巖蠕變?nèi)^(guò)程的非線(xiàn)性力學(xué)分析96-106
• 4.6.1 計(jì)算參數(shù)的選取96
• 4.6.2 非線(xiàn)性黏塑性體參數(shù)分析96-98
• 4.6.3 洞周面力影響分析98-100
• 4.6.4 擴(kuò)容敏感性分析100-103
• 4.6.5 不同蠕變模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比103-106
• 4.7 本章小結(jié)106-107
• 第5章 結(jié)論與展望107-111
• 5.1 主要結(jié)論107-108
• 5.2 后續(xù)研究工作及展望108-111
• 參考文獻(xiàn)111-125
• 致謝125-127
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果127-128

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