深埋高温地下洞室围岩时效损伤行为分析方法技术

本发明专利技术属于岩土工程技术领域，公开了一种深埋高温地下洞室围岩时效损伤行为分析方法，分别建立热力耦合条件下的岩石蠕变本构模型和冷却降温作用下的地下洞室模型；将热力耦合条件下的岩石蠕变本构模型冷却降温条件下的岩石及地下洞室模型结合，得到冷却降温作用下的围岩时效变形演化模型；再对地下洞室模型下的岩石蠕变本构模型进行求解，得到冷却降温作用下的围岩时效变形演化过程

【技术实现步骤摘要】
深埋高温地下洞室围岩时效损伤行为分析方法


[0001]本专利技术属于岩土工程
，涉及围岩时效变形演化，尤其涉及基于深埋高温地下洞室围岩时效损伤行为分析方法
。

技术介绍

[0002]高地应力与高地温的耦合作用将对水电
、
交通地下工程的施工进展和运营安全构成前所未有的重大挑战
。
例如，川藏铁路施工建设中，沿线实测地应力量级最高可达
76MPa
，同时铁路自东向西穿越川西地热异常带和藏东地热温泉带，造成约
15
个隧洞存在不同程度的高温热害问题，局部开挖面揭露的最高岩石温度可达
89℃。
[0003]高地应力条件下的地下洞室开挖打破了围岩原有的三向应力平衡状态，岩体在开挖过程中将由初始高围压状态向低围压
、
高应力差的力学环境急剧转变，加之开挖卸荷扰动引起的岩体力学性质损伤劣化，深部围岩将通常呈现出较浅部岩体更为显著的时效变形特征
。
另一方面，高地温问题产生的严重热害将造成衬砌结构强度劣化并降低施工人员和机械设备的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种深埋高温地下洞室围岩时效损伤行为分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
建立热力耦合条件下的岩石蠕变本构模型；
S2
建立冷却降温作用下的地下洞室模型；
S3
将热力耦合条件下的岩石蠕变本构模型与步骤
S2
建立的冷却降温条件下的地下洞室模型结合，得到冷却降温作用下的围岩时效变形演化模型；
S4
对地下洞室模型下的岩石蠕变本构模型进行求解，得到冷却降温作用下的围岩时效变形演化过程
。2.
根据权利要求1所述的深埋高温地下洞室围岩时效损伤行为分析方法，其特征在于，步骤
S1
包括以下分步骤：
S11
依据非等温条件下的岩石损伤演化关系，确定损伤岩石应力
σ
ij
；
S12
依据不同温度条件下的岩石边界面随温度的演化趋势，确定岩石边界面与当前应力点所在隐式加载面的相似系数
b
；
S13
依据不同温度条件下的岩石屈服面随温度的演化趋势，确定岩石边界面与屈服面的相似系数
b0；
S14
按照以下公式确定粘塑性乘子按照以下公式确定粘塑性乘子式中，
A
vp
(T)
为不同温度条件下的粘塑性流动系数；
S15
按照以下公式确定非等温条件下的粘塑性应变率按照以下公式确定非等温条件下的粘塑性应变率式中，
g
vp
表示非等温粘塑性势函数
。3.
根据权利要求2所述的深埋高温地下洞室围岩时效损伤行为分析方法，其特征在于，步骤
S11
中，式中，
d
表示非等温条件下的岩石损伤演化关系；
β
T
为线性热膨胀系数；
T
ref
为参考温度；均表示弹性应变；为材料的四阶弹性刚度矩阵，表示为：式中，
E
和
ν
分别为材料的弹性模量和泊松比，
δ
ij
、
δ
kl
、
δ
ik
、
δ
jl
、
δ
il
、
δ
jk
为克罗内克符号；非等温条件下的岩石损伤演化关系如下：式中，
p
a
为归一化应力参量；
ω
用于表征围压
σ3对岩石损伤演化速率的影响，写为：
式中，
ω1和
ω2为控制岩石损伤演化的速率参数；
<>
表示
Macaulay
括号，定义为
<x>
＝
(x
‑
|x|)/2。4.
根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建锋，鲁功达，陶剑，谢良甫，杨建雄，姜海波，王璐，王春萍，冉莉娜，蔡友刚，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：