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    内容提示： 第 !" 卷增刊第 # 期%&’(!" )*++’,-,./ 0&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展2 8,59.&’&:; &< =4/,> ?,6&*>5,6!$$" 年 #$ 月@5/( !$$"1234.5,6 7. )57,.5, 4.!作者简介： 张明鸣 （#ABA—），男，湖北宜昌人，博士研究生，从事土木、水利工程长期稳定性数值研究。 CD-47’： E9--F99*( ,2*( 5.水布垭水利枢纽工程地下厂房围岩三维黏弹塑性数值模拟张明鸣#，周先齐!，柳景华G（# ( 河海大学水利水电工程学院，江苏 南京!#$$AH； !( 河海大学岩土工程研...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：181 | 上传日期：2013-10-15 15:16:37 | 文档星级：
    第 !" 卷增刊第 # 期%&’(!" )*++’,-,./ 0&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展2 8,59.&’&:; &< =4/,> ?,6&*>5,6!$$" 年 #$ 月@5/( !$$"1234.5,6 7. )57,.5, 4.!作者简介： 张明鸣 （#ABA—），男，湖北宜昌人，博士研究生，从事土木、水利工程长期稳定性数值研究。 CD-47’： E9--F99*( ,2*( 5.水布垭水利枢纽工程地下厂房围岩三维黏弹塑性数值模拟张明鸣#，周先齐!，柳景华G（# ( 河海大学水利水电工程学院，江苏 南京!#$$AH； !( 河海大学岩土工程研究所，江苏 南京!#$$AH；G( 长江水利委员会三峡勘测研究院，湖北 宜昌IIG$$$）摘要： 针对大型岩石 地下工程中黏弹塑性流变数值模拟分析不够的状况， 采用 西原黏弹塑性流变模型开发了 99*D3+ 软件， 并以一简单算例与 JK1L!GM 比较， 得到结果偏差在容许范围内 。 将其应用于水布垭地下洞室长期稳定性研究中， 对施工开挖及支护处理过程进行模拟， 同 时对运营期的长期稳定性做出预测， 结果表明： 洞室部分区域流变不能稳定， 有继续增长的趋势， 对此提出了 支护处理意见。关键词： 黏弹塑性； 地下洞室； 三维有限元； 西原模型； 水布垭水利枢纽中图分类号： 8%BG# ("文献标识码： 1文章编号： #$$"!B"IB （!$$"）)#!$$IG!$I在模拟岩石地下工程开挖时， 业界多把岩体作为弹塑性或黏弹性材料进行三维稳定性分析。 将岩体作为弹塑性材料［#!N］研究能很好地描述岩体卸荷后发生塑性变形的状态， 但是对于地下工程中高地应力且施工区域存在软弱夹层的岩体这样显然不能反映其明显的蠕变变形特征。 而视此状态下的岩体为黏弹性材料［"］，虽然能够反映岩石的流变特性，但是对于开挖引起的卸荷塑性流动变形和塑性区的形成无法模拟。 文献 ［B!H］将损伤因子和能量耗散引入黏弹性模型虽然从流变形成机理上改进了元件模型，但是依然没有解决塑性流变问题。 也有部分学者针对盐岩做了很多黏塑性性质的研究［A!#$］， 但是由于盐岩的特殊性质与土木工程中遇到的大多数岩体有一定区别，不能完全适用于地下洞室开挖的卸荷岩体。 因此对于地下洞室开挖卸荷的黏弹塑性模拟还有待于研究解决。造成此状况的其中一个原因就是现有大型商业软件中所提供的流变模型较少， 并不能很好地模拟达到塑性流变状态岩体的流变变形， 例如 10)O)，JK1L 中，都没有适用的黏弹塑性流变模型模块。 本文在对水布垭地下厂房长期稳定性分析中采用笔者自己开发的软件 99*D3+ 进行计算分析。!""#$%& 程序有限元计算原理!(!采用模型及其本构关系本文采用西原模型，如图 # 所示。 当!P ! 时，图 !西原模型复合体实际上是用 Q,’37. 模型描述的黏弹性体。 总的应变可看成由两部分组成：" R" ,S" 3,。 而 ! S"! 时刻的" 3, （ !""!） #" 3,!,T+ $%$%#"() ! "%$%#""!%!# $ ,T+ $()[]!（#）假设在"! 时间内!不变， 因此可以得到该时段的" " 3,&，而且该时步内黏弹性变形所引起的附加节点力为"#3,& #"!$8%" " 3,&2!（!）式中： $ 为几何矩阵； % 为弹性矩阵。 于是由："#3,& # &" # &" " & # $" # &"! & # % （" " & $" " 3,&）（G）（I）（N）可以求得! & # ! &$# ""! &（"）当屈服函数 ’#$ 时，采用相关联性流动法则，在三维状态：’ " 3+ ##"?(’’ ( )$)?$*$!（B）所以"! 时间内的黏塑性应变增量为?GI?水利水电科技进展， !$$"， !" （ )#）+,-： $!N!HGBH"GGN./01&-： 23F 445 6 ,75 6 894!!:： ;;<<= 6 445 6 ,75 6 89

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