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(chǎng)量測(cè)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(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　 (1)巖體工程黏性流動(dòng)變形特征現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。以浙江省諸永高速括蒼山隧道為工程依托,選擇兩個(gè)斷面對(duì)巖體節(jié)理產(chǎn)狀與分布、巖體深部位移、錨桿軸力等進(jìn)行調(diào)查與監(jiān)測(cè),以研究巖體工程的流變特性,并應(yīng)用于驗(yàn)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(jìn)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(shí)性、巖體流動(dòng)變形預(yù)測(cè)、算例驗(yàn)證與工程應(yīng)用等多個(gè)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(cè)點(diǎn)較遠(yuǎn)處的復(fù)雜地質(zhì)情況,也不需要對(duì)復(fù)雜的應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件進(jìn)行假設(shè)與假定,它適用于變形測(cè)點(diǎn)附近較大范圍內(nèi)滿足均質(zhì)各向同性假定的工程；在準(zhǔn)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(shí)條件,根據(jù)量測(cè)值能夠同時(shí)唯一地辨識(shí)出所有

4、參數(shù)；當(dāng)將無邊界條件方法應(yīng)用于巖體工程黏性流動(dòng)變形預(yù)測(cè)時(shí),可以引入巖體的本構(gòu)特征這一先驗(yàn)信息,實(shí)現(xiàn)兩維的長期變形預(yù)報(bào),而且預(yù)測(cè)模型對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)沒有等時(shí)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(dá)式,進(jìn)而證明在體積彈性變化假定時(shí)不能夠采用無邊界條件方法辨識(shí)出所有流變模型參數(shù),泊松比不變假定時(shí)能夠采用無邊界條件方法同時(shí)唯一地辨識(shí)出所有參數(shù)。
　　 (3)地下隧洞問題隨機(jī)位移反演分析研