围岩蠕变对运营隧道衬砌安全性的影响

发布时间：2021-07-06 21:22

　　为探究在软弱围岩隧道运营期间围岩蠕变效应对二次衬砌安全性的影响,以九景高速公路隧道为依托,以Ⅳ级围岩区段二次衬砌支护结构为研究对象,采用室内试验和数值模拟手段,首先对该围岩区段泥质粉砂岩在不同应力水平下的单轴蠕变特性进行了室内试验分析,并采用Cvisc模型对蠕变试验数据进行了非线性拟合,获得了Cvisc模型的蠕变参数。然后,利用FLAC3D软件建立了两车道公路隧道三维数值模型,研究了单考虑围岩蠕变作用和同时考虑隧道埋深对运营隧道衬砌结构安全性的影响。结果表明:非线性拟合相关性系数在0.92～0.96之间,可认为Cvisc模型能够很好地描述泥质粉砂岩的衰减蠕变和稳定蠕变关系;单考虑围岩蠕变作用,在同一支护时间,二次衬砌安全系数较高的位置支护结构承受的围岩压力相对较小,围岩的蠕变变形量较大,但过小的支护承载又会导致围岩蠕变变形而增加围岩压力,进而不利于运营隧道衬砌结构的长期安全;同时考虑隧道埋深的影响,二次衬砌支护结构的承载随着隧道埋深的增加而减小,即围岩自身能够承担较大部分的因蠕变变形而增加的围岩压力,从而对运营隧道衬砌结构的长期安全有利。 

【文章来源】：公路交通科技. 2020,37(09)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

Ⅳ级围岩复合式衬砌

通过YSR-300型岩石三轴蠕变试验系统对泥质粉砂岩进行单轴压缩蠕变试验,获得了岩样在0.7Rc,0.8Rc,0.9Rc应力水平下较能反映其蠕变特性的试验数据曲线(见图2)。2.2 蠕变模型与参数确定

式中,EK、EM分别为Kelvin体、Maxwell体的弹性模量;ηK、ηM分别为Kelvin体、Maxwell体的黏性系数;σ0为常应力;εP为塑性体应变。蠕变方程(1),(2)属于非线性函数形式,为求其中的蠕变参数,可采用最小二乘法中Boltzmann法处理试验数据,即采用线性叠加的间接方法求解[16]。结果表明,图2中的拟合曲线与试验数据曲线的相关系数R2在0.92～0.96之间,因此,可以认为Cvisc模型能够描述泥质粉砂岩的衰减蠕变和稳定蠕变关系。根据室内蠕变试验结果,得到Cvisc模型在0.7Rc,0.8Rc,0.9Rc应力水平下的蠕变参数(见表2)。

【参考文献】：
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本文编号：3268994