软岩洞室施工期流变特性分析

发布时间：2023-11-08 19:51

　　随着我国经济水平和工程实力的提升,隧洞工程逐渐向周边复杂地质区域扩展。在极软岩地层中,隧洞围岩在施工初期便易产生较强的流变效应,引发围岩大变形,从而导致二次衬砌开裂、盾壳卡机等问题的产生,给隧洞结构安全和施工掘进效率带来极大的挑战。本文以某引水隧洞工程为研究背景,通过理论分析、室内试验、数据拟合和数值模拟等手段,对泥岩和砂岩地层条件下,矿山法和盾构/TBM法隧洞施工期的流变特性进行了深入的研究,主要研究工作如下:(1)采用岩石力学试验系统与声发射设备,对泥岩和砂岩试样进行了单轴、三轴和单轴蠕变压缩试验。得到了不同围压和不同含水状态下泥岩和砂岩的全应力-应变曲线和分级蠕变曲线。研究发现,高围压和饱水状态对泥岩和砂岩的力学参数和变形破坏特性均有较大影响;在长期荷载下,泥岩和砂岩均呈现明显的流变特征,其流变效应随着应力水平的提升而逐渐增强。其中泥岩的流变效应强于砂岩。(2)根据经典流变本构模型的适用范围和描述特征,选择Cvisc模型对泥岩和砂岩的流变特征进行描述,并根据流变试验数据对Cvisc模型的参数进行拟合。通过拟合蠕变曲线可以判断,Cvisc模型能较好地模拟泥岩和砂岩试样的流变特性。(...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 软岩瞬时和流变力学特性研究
        1.2.2 软岩流变本构模型及参数辨识研究现状
        1.2.3 矿山法隧洞施工期流变特性研究现状
        1.2.4 盾构/TBM法隧洞施工期流变特性研究现状
    1.3 现有研究的不足及待解决的问题
        1.3.1 矿山法隧洞施工问题
        1.3.2 盾构/TBM法隧洞施工问题
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第2章 软岩力学特性研究
    2.1 概述
    2.2 试验准备及试验方案
        2.2.1 试验设备
        2.2.2 岩样采集及制备
        2.2.3 试验方案
    2.3 泥岩及砂岩力学特性试验
        2.3.1 单轴压缩试验
        2.3.2 常规三轴压缩试验
        2.3.3 单轴压缩蠕变试验
    2.4 本章小结
第3章 软岩流变本构模型及参数辨识
    3.1 概述
        3.1.1 岩石流变概述
        3.1.2 岩石蠕变特征概述
    3.2 岩石流变模型
        3.2.1 经验流变模型
        3.2.2 线性流变元件及组合模型
    3.3 流变模型选取及参数辨识
        3.3.1 流变模型选取
        3.3.2 流变参数辨识
    3.4 本章小结
第4章 软岩流变对矿山法隧洞施工期的影响性研究
    4.1 考虑时间效应的矿山法隧洞施工模拟研究
        4.1.1 基本假设
        4.1.2 模型建立
        4.1.3 单元模型及参数确定
        4.1.4 计算模拟过程及工况
    4.2 不同时机施作初期支护下隧洞围岩变形特性分析
        4.2.1 隧洞围岩变形情况
        4.2.2 合理初期支护施作时机
    4.3 不同时机施作二次衬砌下隧洞受力变形特性分析
        4.3.1 隧洞施作初期支护后围岩变形情况
        4.3.2 二次衬砌受力情况
        4.3.3 合理二次衬砌施作时机
    4.4 本章小结
第5章 软岩流变对盾构/TBM法隧洞施工期的影响性研究
    5.1 考虑时间效应的盾构/TBM法隧洞施工模拟研究
        5.1.1 基本假设
        5.1.2 模型建立
        5.1.3 单元模型及参数确定
        5.1.4 卡机判据
        5.1.5 计算模拟过程及工况
    5.2 不同盾壳长度对盾构机/TBM卡机影响研究
    5.3 不同超挖量对盾构机/TBM卡机影响研究
    5.4 盾构机/TBM卡机事故防控与安全停机时间
    5.5 本章小结
结论与建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3861633