共和隧道开裂段页岩蠕变本构试验及离散元数值模拟研究

›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (2): 416-421.

共和隧道开裂段页岩蠕变本构试验及离散元数值模拟研究

任松¹, ²，姜德义¹，杨春和¹,²，藤宏伟¹

1.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆 400044；2.中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉 430071

收稿日期:2009-09-17 出版日期:2010-02-10 发布日期:2010-03-24
作者简介:任松，男，1975年生，博士，副教授，主要从事岩土工程力学方面的教学和科研工作。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划（973）（No. 2009CB724606）；国家自然科学基金资助项目(No. 50674108)；国家创新研究群体基金（No. 50621403）。

Creep tests on shale of cracking position in Gonghe tunnel and simulating it by DEM

REN Song¹, ², JIANG De-yi¹, YANG Chun-he¹, ², TENG Hong-wei¹

1. Key Laboratory for Exploitation of Southwestern Resources & the Environmental Disaster Control Engineering, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400044, China; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China

Received:2009-09-17 Online:2010-02-10 Published:2010-03-24

摘要/Abstract

摘要：

渝湘高速公路共和隧道地质条件十分复杂，隧道施工遇到很大困难，隧道开挖后初期支护多处出现纵向开裂。开裂段围岩为砂质页岩，现场实际监测资料表明，页岩层理、节理发育，易风化，亲水性较强，有水软化倾向并具有一定蠕变性。页岩的这些性质对隧道初期支护效果及隧道长期稳定性具有重要影响。鉴于此，对共和隧道页岩进行蠕变试验，通过系列试验得到不同应力水平下页岩的应变-时间关系曲线，建立与之适应的蠕变模型，并推导出蠕变公式，计算出公式中相应参数值。在此基础上，应用离散元数值计算方法对隧道开裂段施工全过程进行研究，分析了隧道围岩可能的破坏模式以及隧道锚杆支护结构的受力情况等。研究成果为隧道开裂段初期支护结构新方案的设计提供了重要支撑，成功地解决了隧道初期支护纵向开裂的工程难题。

关键词: 蠕变试验, 共和隧道, 页岩, 纵向开裂, 离散元

Abstract:

The geological condition of Gonghe tunnel is very complex. There are many difficulties when the tunnel is being constructed. There are many vertical cracks in the primary support after the tunnel is excavated. The surrounding rock of the cracking position is shale, which is easy weathered, more hydrophilic, water-weakening and creeping and has identified beddings and joints. These properties of the shale have an important impact on the primary support and the long-term stability and reliability of the tunnel. So the creep test of shale is carried out. The strain-time relation curves of different stress levels are obtained by series of tests. The creep model is built and the parameters of it are got. Based on these, the constructing process of the Gonghe tunnel’s cracked segment is studied by DEM. The possible broken mode of the surrounding rock and the force situation of the supporting structure in tunnel are analyzed. The research achievements provide important support for the new supporting structure scheme of the cracked segment in the Gonghe tunnel. So this engineering problem is successfully solved.

Key words: creep test, Gonghe tunnel, shale, vertical cracking, DEM

中图分类号:

TU 458

任松，姜德义，杨春和，藤宏伟. 共和隧道开裂段页岩蠕变本构试验及离散元数值模拟研究[J]. , 2010, 31(2): 416-421.

REN Song, JIANG De-yi, YANG Chun-he, TENG Hong-wei. Creep tests on shale of cracking position in Gonghe tunnel and simulating it by DEM[J]. , 2010, 31(2): 416-421.

参考文献

相关文章 15

[1]	王立业, 周凤玺, 秦虎, . 饱和盐渍土分数阶蠕变模型及试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 543-551.
[2]	修乃岭, 严玉忠, 胥云, 王欣, 管保山, 王臻, 梁天成, 付海峰, 田国荣, 蒙传幼, . 基于非达西流动的自支撑剪切裂缝导流能力实验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 135-142.
[3]	雷江, 陈卫忠, 李翻翻, 于洪丹, 马永尚, 谢华东, 王富刚, . 引红济石引水隧洞围岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3435-3446.
[4]	孙博, 杨怀德, 谷玲, 刘跃, 唐碧华, 赵桂连, 张连明. 基于UDEC颗粒模型的不确定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3679-3688.
[5]	张钰彬, 黄丹. 页岩水力压裂过程的态型近场动力学模拟研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2873-2881.
[6]	王蕴嘉, 宋二祥. 堆石料颗粒形状对堆积密度及强度影响的离散元分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2416-2426.
[7]	曹梦, 叶剑红, . 中国南海钙质砂蠕变-应力-时间四参数数学模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1771-1777.
[8]	纪国法, 李奎东, 张公社, 李少明, 张蕾, 刘炜, . 页岩I型断裂韧性的分形计算方法与应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1925-1931.
[9]	陈峥, 何平, 颜杜民, 高红杰, . 考虑土拱效应的管棚合理间距计算方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1993-2000.
[10]	朱赛楠, 殷跃平, 李滨, . 二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1377-1386.
[11]	赵兰浩, 芮开天, 刘勋楠. 非均匀颗粒快速线性接触检测算法[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1187-1196.
[12]	顾晓强, 杨朔成, . 基于离散元数值方法的砂土小应变弹性特性探讨[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 785-791.
[13]	李静, 孔祥超, 宋明水, 汪勇, 王昊, 刘旭亮, . 储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性及裂缝扩展影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4149-4156.
[14]	杨秀荣, 姜谙男, 王善勇, 张峰瑞, . 冻融循环条件下片麻岩蠕变特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4331-4340.
[15]	肖思友, 苏立君, 姜元俊, 李丞, 刘振宇, . 坡度对碎屑流冲击立式拦挡墙力学特征的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4341-4351.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed