【摘要】运用反映岩体流变性质的粘弹性原理,建立了广义开尔文模型,确定了相应的蠕变参数。利用有限元分析软件AD INA813对岩石隧道进行了数值分析,模拟了岩石隧道拱顶处的位移以及应力随时间的变化趋势以及蠕变的全过程。

    流变变形是岩石的基本力学特性,许多人工边坡和自然斜坡破坏失稳,岩体工程失效或破坏,都与岩石的流变变形有关[ 1 ]。无数次深埋的地下的实际工程中,在软岩隧道工程中,隧道随时间所产生的大变形是确实存在的。20世纪五六十年代, E·H·Lee和陈宗基教授率先将流变学应用于岩土工程领域研究。此后许多学者相继从事了岩土流变学研究与应用,尤其是岩土蠕变特性的研究。多年来,许多学者探讨用流变力学的观点解析和处理坝基、边坡、地下工程中的各种与时间有关的现象和问题,使得岩石流变力学的研究和应用得到了长足的进步和许多重要的成果[ 7 ]。在岩体中开挖隧道时,围岩地层的变形常随时间而增长,故在对隧道围岩的变形及其稳定性方面分析时,有必要考虑时间因素的影响。本文借助AD INA对某隧道进行流变数值模拟,对隧道围岩的变形随时间而增长的性质得出规律性认识。计算结果可以为工程实践所借鉴。

1　岩石蠕变模型及有限元解法

    在流变力学中,经常采用各种简单的流变模型组合成较复杂的模型来描述岩土材料的流变特性。计算模型可由Hooker弹性体、Newton流体和St. Venant塑性体针对不同岩体的变形特征,通过串联、并联组合构成不同的蠕变模型。本文分析中采用广义开尔文体模型[ 2 ]。

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