基于砂岩长期蠕变的隧道施工全过程动态模拟

作者：任松; 王小书^*; 欧阳汛

来源：中国矿业大学学报. 自然科学版, 2019, 48(05): 1003-1011.

DOI：10.13247/j.cnki.jcumt.001057

• 砂岩
• 长期蠕变
• 本构模型
• 数值模拟

以四面山隧道砂岩段为依托工程,对砂岩试样进行单轴不等距分级加载蠕变试验,研究砂岩长期蠕变特性.根据试验数据,选择ANSYS隐式蠕变11号方程,将其作为砂岩持续变形的本构方程,继而对四面山隧道施工全过程进行动态模拟分析.结果表明:应力加载第一阶段出现典型的减速蠕变阶段和等速蠕变阶段,减速蠕变阶段持续时间较长,应变率随时间增加而变小并逐渐趋于定值,等速蠕变阶段蠕变率保持不变;通过动态模拟获得隧道施工过程水平收敛、拱顶沉降及应力变化曲线,水平收敛和拱顶沉降分别于26和24 d左右变形趋于稳定,其对应值为11.2和11.5 mm,拱腰及拱脚处应力分别稳定于2.26和4.44 MPa;锚杆受最大拉应力为229.97 MPa,衬砌受最大压应力为3.41 MPa,均小于最大允许值,处于安全范围;经验证,模拟结果与现场实测数据基本吻合.

• 单位
  煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室; 重庆大学