关键词：隧道;炭质板岩;非线性蠕变模型;含水损伤;围岩稳定性

基金项目：国家自然科学基金资助项目(41172243);长江学者和创新团队发展计划资助项目(IRT1045)

作者单位

张永兴重庆大学 土木工程学院,重庆 400045

王更峰重庆大学 土木工程学院,重庆 400045

周小平重庆大学 土木工程学院,重庆 400045

熊晓晖重庆大学 土木工程学院,重庆 400045

王桂林重庆大学 土木工程学院,重庆 400045

黄达重庆大学 土木工程学院,重庆 400045

摘要

对深埋隧道炭质板岩进行高围压不同含水状态三轴蠕变试验。蠕变过程中，随着加载应力水平提高及含水量的增加，炭质板岩产生衰减、稳态及加速蠕变3阶段。将Burgers模型串联一个由非线性黏壶?η(n,t)?与塑性体并联而成的非线性粘塑性元件，改进后的模型可描述加速蠕变曲线。由该模型建立本构方程，拟合分析不同含水状态炭质板岩的蠕变参数，结果显示粘滞系数?η〖KG0.005mm〗 ?M?、?瞬时变形模量?E ?M、??粘弹性变形模量?E ?K、??粘弹性粘滞系数?η〖KG0.005mm〗 ?K??随含水率增加呈指数形式递减，但递减规律并不相同。引入含水损伤变量?D(w)，?计算得到各蠕变参数指数型含水损伤演化方程，进而建立了考虑含水损伤的非线性蠕变模型，可充分反映不同含水状态对炭质板岩的蠕变损伤特性。建立数值模型，计算不同含水状态隧道围岩时效变形规律，结果显示初期支护体系于168 h左右闭合能有效限制围岩蠕变变形发展，二衬宜于初期支护闭合后360 h左右施作。