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考虑应变强化与扩容效应的深埋软岩隧洞时效变形解析理论研究
| 论文题名： | 考虑应变强化与扩容效应的深埋软岩隧洞时效变形解析理论研究 |
| 关键词： | 软岩隧洞;应变强化;时效变形;扩容效应;吸水膨胀 |
| 摘要： | 在隧洞开挖过程中，两帮收敛和底板向上鼓起等成为常见的工程灾害。通过围岩性质、力学特性和变形机制等，进行深埋软岩隧洞围岩力学状态的解析研究。本文基于幂强化-理想塑性本构模型和平面应变理论下考虑扩容性能的岩土体中主应力计算式，求解出Drucker-Prager强度准则下软岩隧洞的三维弹塑性解。在恒定应力场作用下，借助非关联流动法则、Burgers蠕变模型计算深埋软岩隧洞黏弹塑性蠕变解，从理论上阐释了软岩隧洞变形机制并深化了侯公羽的求解。将计算结果与软岩（粘土岩）隧洞的实测数据进行对比，发现本研究结果可较好的反映深埋软岩隧洞长期时效变形。最后考虑有水条件下软岩隧洞出现的吸水膨胀现象，基于改进Burgers模型初步探讨了软岩隧洞吸水失稳的力学问题。得出以下结论： 1.幂强化-理想塑性模型能较好的描述深埋软岩隧洞围岩的力学状态，再考虑围岩中主应力与扩容的影响，结果发现不考虑扩容效应的体积不可压缩理论存在物理意义上的错误，具有一定的局限性。 2.随着扩容角的增加，深埋软岩隧洞的围岩应力逐渐增大，塑性区半径呈递增的趋势，这与参数的物理意义一致。隧洞围岩位移明显增加且发展变快，隧洞周边位移对幂强化参数的敏感性越高。 3.应变强化效应和扩容特性二者对深埋软岩隧洞围岩的应力状态具有一定的协同作用，增大扩容角或幂强化指数，隧洞围岩位移的敏感性随之增强，考虑扩容或应变强化效应的软岩隧洞变形明显大于不考虑的情况。 4.不论是否考虑吸水效应的影响，对于深埋软岩隧洞围岩的长期时效变形，随着幂强化指数值的增大，应变强化效应加强，洞壁蠕变位移量增大，且隧洞围岩的蠕变行为对时间的敏感性越高。扩容角越大，洞壁位移明显增加且发展变快。在富水条件下，顾及吸水率影响的深埋软岩隧洞变形明显大于不考虑的情况，对围岩长期稳定不利。 本文针对深埋软岩隧洞的围岩力学问题，基于理论研究了该类隧洞的变形机制，探索了不同遇水条件下隧洞长期时效变形。解析结果可作为修筑软岩隧洞的数学、物理和力学理论依据。 |
| 作者： | 唐胜兰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 俞缙;王海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华侨大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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