2015年8月上第44卷第15期
DOI:10.7672/sgjs2015150123
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
软岩隧道施工力学效应研究
乔红彦
（中铁十一局集团第五工程有限公司，重庆400037）
[摘要]软岩的时间效应是其力学性质很重要的一方面，由于软岩的流变，在隧道开挖过程中会导致变形过大。为了研究软岩地质条件下隧道开挖的力学效应，从软岩的性质入手，在室内蠕变试验的基础上，提出了软岩的计算模型，并选用了恰当的本构关系。通过确定的本构模型进行数值建模计算，得到了软岩隧道在开挖过程中考患时间效应和不考虑时间效应两种情况的应力应变云图，并作分析。将隧道在开挖过程中的现场实测数据与数值模拟的
结果进行对比，考虑时间效应的数值模拟计算值与实测值较为接近，验证了选用模型的正确性。［关键词］隧道工程；软岩；流变；施工力学
［中图分类号］U455
【文献标识码］A
［文章编号】1002-8498（2015）15-0123-04
ResearchonMechanicalEffectsofSoftRockTunnelConstruction
QiaoHongyan
( The 5th Engineering Lid. of the 11th Engineering Bureau of China Raileay, Chongqing 400037, China)
Abstract : Tunnel construction process will lead to a great deformation due to soft rock rheology. In order to study the mechanical effects of geological conditions under the soft rock tunnel excavation , on the basis of the indoor creep tests on the proposed computational model of soft rock, the model is calculated by the determined constitutive model, the stress and strain contours of the soft rock tunnel are got considering the time effect in the excavation process and not considering the time effect in both cases. The analysis results were compared between field monitoring data and numerical simulation of the tunnel excavation process. It proves that the numerical simulation values which consider the time effect are closer to the measured values, and the correctness of the model was verified.
Key words : tunnels; soft rocks; rheology; construction mechanics
0引言
由于软岩的特殊性质，决定了软岩的各项力学指标相比完整岩石较差，因此在隧道设计和施工过程中必须考虑其围岩的时空效应，时间效应是围岩由于具有流变的性质，在隧道开挖时的变形随时间增长而逐渐加大，而空间效应是隧道在开挖过程中，随者开挖面进程的增大，围岩的内力和变形是逐渐释放并不是突然完成[2,3]。陈宗基[4]认为与时间相关的工程体破坏需要一个过程，而这种过程恰恰是岩土体的流变特征。考虑到软岩特殊的物理力学性质，对软岩隧道的开挖面的时空效应进行了大量的研究：杨有海等[5]利用三维模型，模拟了围岩的变形规律，采用黏弹性的分析方法对结果进行了位移反分析，得出了有益的结论，从而指导现实
【作者简介】乔红意，工程师，项目经理，E-mail：36420737@qq-com【收稿日期］2015-04-20
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中实际隧道的开挖。谭代明等[6]同样采用三维模型的计算，模拟隧道开挖过程，考虑围岩的时空效应，获得相应断面的应力位移等的变化规律。张志沛[7]通过对泥岩进行蠕变试验，确定其流变模型，并确定了本构方程中的参数值，并做了相应的数值模型分析，得出相关结论。王旭东等[$]用FLAC3D 软件建立了试验模型，模拟了蠕变试验，与实际试验模型结果进行对比，验证了其正确性。韩立军等(9]通过蟠变试验，建立了泥质砂岩的非线性蠕变模型。
对于软岩隧道施工过程中的研究已经取得了相当多的成果，但是由于软岩具有的特殊的性质，在考虑隧道开挖时空效应的影响还需要更加深人的研究，本文在前人研究工作的基础上，将适合软岩的本构模型算出的相关理论参数，代入到软件中进行相关计算，考虑了隧道在开挖过程中随着时间的持续，其围岩的变形情况，以及支护结构的应力