巖體工程流變反饋分析研究.pdf

1、巖體的流變是影響巖體工程長期穩(wěn)定性的重要因素之一,因此巖石流變力學(xué)研究具有重要的意義。依據(jù)現(xiàn)場量測信息確定巖體流變模型參數(shù)的位移反分析法自提出以來得到了迅速的發(fā)展,但由于工程地質(zhì)的復(fù)雜性和多樣性以及巖石工程中出現(xiàn)的大量新問題,工程巖體本構(gòu)模型與力學(xué)參數(shù)的定量描述仍然是多年來巖石力學(xué)界的一大難題。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,繼續(xù)開展巖體工程流變反饋分析的理論與應(yīng)用研究,根據(jù)復(fù)變函數(shù)理論、黏彈性力學(xué)理論、反饋分析理論、優(yōu)化技術(shù),以探索巖體流變模

2、型參數(shù)的確定方法為目的,主要進行了以下幾個方面的研究工作:
　　 (1)巖體工程黏性流動變形特征現(xiàn)場監(jiān)測。以浙江省諸永高速括蒼山隧道為工程依托,選擇兩個斷面對巖體節(jié)理產(chǎn)狀與分布、巖體深部位移、錨桿軸力等進行調(diào)查與監(jiān)測,以研究巖體工程的流變特性,并應(yīng)用于驗證后文所提出的理論方法。
　　 (2)確定巖體流變模型參數(shù)的無邊界條件方法研究。在回顧黏彈性位移反演分析研究進展的基礎(chǔ)上,提出確定模型參數(shù)的無邊界條件方法,并從平面力學(xué)問

3、題、空間力學(xué)問題、黏彈性力學(xué)理論、參數(shù)靈敏度分析、模型參數(shù)可辨識性、巖體流動變形預(yù)測、算例驗證與工程應(yīng)用等多個層面全面分析與探討。結(jié)果表明:確定巖體流變模型參數(shù)的無邊界條件方法可以不再考慮距離變形測點較遠處的復(fù)雜地質(zhì)情況,也不需要對復(fù)雜的應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件進行假設(shè)與假定,它適用于變形測點附近較大范圍內(nèi)滿足均質(zhì)各向同性假定的工程；在準則函數(shù)極小的充要條件下,可以證明所有待求參數(shù)滿足參數(shù)可辨識條件,根據(jù)量測值能夠同時唯一地辨識出所有

4、參數(shù)；當將無邊界條件方法應(yīng)用于巖體工程黏性流動變形預(yù)測時,可以引入巖體的本構(gòu)特征這一先驗信息,實現(xiàn)兩維的長期變形預(yù)報,而且預(yù)測模型對觀測數(shù)據(jù)沒有等時性要求,需要的數(shù)據(jù)量大小亦能為巖土工程所滿足；可以推導(dǎo)得出空間問題的黏彈性力學(xué)有限元分析統(tǒng)一表達式,進而證明在體積彈性變化假定時不能夠采用無邊界條件方法辨識出所有流變模型參數(shù),泊松比不變假定時能夠采用無邊界條件方法同時唯一地辨識出所有參數(shù)。
　　 (3)地下隧洞問題隨機位移反演分析研