基于突变理论的深埋软岩隧道施工围岩稳定极限位移计算方法

发布时间：2020-09-26 20:17

　　 随着地下空间工程的开发不断地向深部发展,深埋条件下软岩流变大变形和围岩稳定成为了亟待攻克的技术难点,所以对深埋软岩条件下隧道围岩稳定极限位移的研究有着极其重要的实际意义。本文参照《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)确定围岩相关试验参数和隧道形式,并对围岩物理力学参数和隧道支护参数等进行均匀试验设计。选取了能够清楚且全面地反映软岩流变中的弹-黏弹-黏塑性的CVISC蠕变模型作为本次FLAC3D对深埋软岩隧道开挖数值模拟的本构模型,并分析了深埋软岩隧道在开挖完成后的围岩位移、应力情况。利用FLAC3D软件模拟深埋软岩隧道开挖过程,依据每个开挖步中测点断面的塑性区体积增量情况建立尖点突变模型,求解得到突变特征值Δ,然后通过开挖步突变特征值Δ的变化情况得到深埋软岩隧道围岩稳定的极限位移,将均匀试验设计数值参数和极限位移值构造出训练样本,以极限位移值作为因变量,以围岩物理力学参数及隧道支护参数等作为自变量,通过多元线性回归模型,构造深埋软岩隧道围岩稳定极限拱顶下沉位移以及极限水平收敛位移的计算方程;同样利用数据样本,引入进化支持向量回归(support vector regression,简称SVR),构造围岩稳定极限拱顶下沉位移以及极限水平收敛位移的计算方程,并对方程预测值和模拟计算值进行误差分析,保证其对深埋软岩隧道的适用性。论文取得了如下创新性成果:(1)提出了塑性区体积突变理论,结合深部软岩隧道施工黏弹塑三维数值模拟,提出深部软岩隧道施工围岩稳定极限位移的确定方法;(2)运用进化支持向量回归算法,通过样本训练构造围岩稳定极限位移与岩体物理力学参数、工程地质条件之间的SVR智能模型,并根据SVR理论,提出了深部软岩隧道施工围岩稳定极限位移的计算方程。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U452.12
【部分图文】：

性体现在：蠕变、松弛、弹性后效、流动和在常应力作用下，变形随着时间缓慢增加；逡逑性在恒定应变水平下，应力变化和时间呈反效岩石加载、卸载时，弹性应变无法立即产生岩石的应变速率和时间呈反比；逡逑岩石在施加长期静力下抵御破坏的强度值。逡逑机理的分析探讨，有利于深埋软岩隧道围岩以分为２部分：一部分是岩石加载后导致的而增加的蠕变变形。逡逑形可以分为２类过程［４４］：逡逑变过程：当施加的荷载小于岩石的强度时，岩近于０，同时岩石蠕变也接近一个所施加承载力蠕变过程：当施加的荷载不小于岩石长期强度速率不会衰减至一个稳定值，非衰减性蠕变，如图２－１所示。逡逑Ｓ邋＾逡逑

深埋软岩隧道变形特性与机理探讨蠕变阶段（ＣＤ段）：这个过程是加速蠕变阶段，以Ｃ点，蠕变速率慢慢增加，使岩石产生破坏现象，因此这个。逡逑软岩隧道变形力学机理逡逑件下软岩大变形的力学机理复杂并且受到多种因素的综以下几点：逡逑岩变形和隧道的埋深与地应力条件息息相关。根据调查加，隧道垂直地应力总体上呈一种线性上升的趋势，其地壳岩体的平均容重接近，如图２－２所示。所以，隧道隧道变形造成了很大影响。逡逑0逦１０逦２０逦３０逦‘１０逦５０逦６０逦７０逡逑

深较大时采用简单的流变模型己不能很好地描述岩体的性质，因此本文深埋软岩逡逑枿道的开挖模拟过程使用Ｂｕｒｇｅｒ－ｃｒｅｅｐ邋ｖｉｓｃｏｐｌａｓｔｉｃ邋ｍｏｄｅｌ邋（ＢＵＲＧＥＲＳ黏弹塑性模逡逑型）即ＣＶＩＳＣ模型，模型如图３－１９所示。逡逑／／，逦Ｍ－Ｃ逡逑—－厂．逦，丨逦？逡逑１…ｔ逦Ｅ：逦＞ｐ逦Ｌ．．Ｊ—逡逑Ａ邋ｆ＼邋ｉ＼邋￣￣｜逡逑＾逦？逦Ｊ邋＼邋ｉ邋＼邋ｉ邋＼邋Ｉ逡逑ｖ／邋Ｖ／邋＼！逦逡逑／＼邋，、邋Ａ逦ａ逡逑…：＼邋／邋＼邋／邋．、ｒＪ逦逦逡逑ｕ逡逑图３－１９邋ＣＶＩＳＣ模型逡逑Ｆｉｇ．３－１９邋Ｂｕｒｇｅｒ－ｃｒｅｅｐ邋ｖｉｓｃｏｐｌａｓｔｉｃ邋ｍｏｄｅｌ逡逑Ｃｖｉｓｃ模型在Ｂｕｒｇｅｒｓ模型模型中引入Ｍ－Ｃ屈服准则，是对Ｂｕｒｇｅｒｓ模型的一逡逑３５逡逑

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本文编号：2827449