岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅱ):参数反演及数值模拟

摘要：

海底隧道或近海富水区隧道围岩长期处于地下水环境中,围岩稳定性受渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用使得应力场、损伤场发生变化,而围岩应力场、损伤场的变化又对渗流场产生反作用,三场耦合效应十分显著.针对耦合模型中参数多、确定难度大的问题,进行耦合模型中损伤参数的反演.采用基于岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型所编制的计算程序和智能位移反分析程序,对大连地铁海事大学试验线路过河段隧道施工过程中的围岩稳定性进行数值计算.根据现场监测位移采用耦合模型进行损伤参数反演,.其中耦合计算中采用应力场与渗流场分别迭代求解的间接耦合方法进行有限元计算,利用反演的参数对隧道围岩应力场、渗流场、损伤场分布规律及衬砌结构的受力特征进行了分析.研究结果表明:利用位移反分析法得到的围岩力学参数进行类似地质条件的隧道围岩数值分析是可行的,进而可以预测围岩的变形破坏模式,判断围岩的稳定性.与此同时,通过数值计算可知,地下水的渗流作用对近海隧道的围岩变形有一定的影响,增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计是应该考虑三场耦合效应的,计算结果可以指导隧道防排水施工质量的改进与提高,为近海富水区隧道开挖设计提供一定的理论参考.

关键词：近海富水区隧道、围岩稳定性、弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型、智能反分析、程序编制

所属期刊栏目：36

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金项目No.51079010;中央高校基本科研业务费专项资金项目No.2013YB03;大连市交通科技项目No.2011-10;吉林省交通厅交通运输科技项目No.2012-1-6;中央高校基本科研业务费优秀科技创新团队培育计划资助项目No.3132014326;Project supported by the National Natural Science Foundation of China Grant No.51079010,the Fundamental Research Funds for the Central UniversitiesGrant No.2013YB03,Traffic Science and Technology Projects of DalianGrant No.2011-10,Transportation Science and Technology Project of Jilin Province BureauGrant No.2012-1-6 and the Fundamental Research Funds for the Central Universities Excellent Scientific and Technological Innovation Team Cultivation Plan ProjectGrant No.3132014326.which can induce increase in the stress and displacement of the surrounding rock.The results can provide some guideline for the tunnel waterproof design and construction.

在线出版日期：2016-02-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：3606-3614