考虑围岩峰后强度脆性跌落的洞室黏弹塑性解

论文摘要

岩石全应力-应变曲线常被简化成3阶段模型,该模型的软化阶段应力与应变呈线性相关而忽略了岩石峰后强度下降由快而慢的过程,得到的洞室围岩理论解答与实测相比有一定误差。针对传统的3阶段模型忽视岩石峰后实际路径特征,将岩石的全应力-应变曲线简化成体现峰后强度脆性跌落特性的4阶段模型,考虑围岩的扩容、流变特性,推导了4阶段模型各分区应力、位移解析解,并引入围岩峰后强度跌落公式,获得了各分区半径解答。通过工程实例将本文方法求解的分区半径与其他方法对比分析获得围岩峰后强度跌落公式的适用范围,并将本文求解的洞壁位移与实测进行对比,验证了本文方法的可行性;并分析了软化模量、流变特性等因素对围岩应力、位移和分区半径的影响。研究表明:考虑岩石的流变特性和峰后强度跌落阶段对围岩分区半径有一定影响,且分区半径随着岩石峰后强度跌落系数λ的增大而增大,当λ的取值范围为0.6≤λ<1时,洞壁计算位移与工程实测较为接近;软化模量对洞壁位移和分区半径影响较大且对黏塑性软化区的影响大于黏塑性强度跌落区,流变特性对围岩的影响主要体现在洞壁位移与切向应力上。研究成果为深埋洞室黏塑性范围、洞壁位移等关键数据的预测提供借鉴。

论文目录

• 1 理论分析模型
•   1.1 力学模型
•   1.2 峰后模型与扩容特性
•   1.3 岩石流变特性
• 2 洞室围岩黏弹塑性分析
•   2.1 洞室围岩位移和应力解答
•     （1）黏弹性区
•     （2）黏塑性强度跌落区
•     （3）黏塑性软化区
•     （4）残余区
•   2.2 各分区范围的确定
• 3 实例验证
• 4 参数敏感性分析
•   4.1 软化模量对黏塑性区范围的影响
•   4.2 软化模量对洞壁位移的影响
•   4.3 软化模量、流变特性对围岩应力的影响
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 周建,杨新安

关键词: 深埋洞室围岩,黏弹塑性解,强度跌落,应变软化,流变特性

来源: 煤炭学报 2019年S2期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,同济大学城市轨道与铁道工程系

基金: 国家自然科学基金资助项目(51178336)

分类号: TU452

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.0228

页码: 439-446

总页数: 8

文件大小: 1030K

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