深埋隧洞围岩双轴流变特性与Burgers模型分析

"本文主要探讨了深埋隧洞围岩的双向流变特性，通过对四川锦屏二级水电站的实地情况分析，以及利用CSS-283双向万能实验机进行的板岩双轴压缩流变特性实验。研究揭示了岩石在不同应力水平和时间过程中的黏弹性变形规律，并基于四变量Burgers流变模型，提出了双轴流变方程的黏弹性解析解。通过反演流变参数和实验结果对比，证明了解析解能够有效描述岩石的黏弹性双轴流变特性。" 在深埋隧洞工程中，围岩的稳定性和长期性能至关重要。本文关注的是四川锦屏二级水电站深埋隧洞围岩在开挖和运营期间表现出的显著流变劣化现象。这种现象可能导致隧道结构的不稳定，影响水电站的安全运行。为了深入理解这一问题，科研人员进行了详细的实验研究。 采用CSS-283双向万能实验机对板岩进行双轴压缩测试，这种设备能够模拟实际工程中的复杂应力状态，研究围岩在两个方向上的同时受力情况。实验数据揭示了岩石在不同应力下的黏弹性变形规律，即随着时间的推移，岩石的形变会逐渐增加，体现出明显的流变特性。 研究人员进一步引入了四变量Burgers流变模型，这是一个广泛用于描述材料流变行为的理论框架。通过弹性-黏弹性对应原理，他们导出了双轴流变方程的黏弹性解析解，这个解析解能够量化描述岩石在双轴应力状态下的黏弹性行为。 实验结果的反演过程是将实测的双轴流变曲线与理论解析解进行比较，从而得到各级流变参数。这种方法使得研究人员能够更准确地评估围岩的流变性能，并为预测长期的变形趋势提供了理论基础。 通过对这些参数的反演和比较，研究证明了所提出的黏弹性解析解能够有效地模拟和解释板岩的双轴流变特性，这对于预测深埋隧洞围岩的长期稳定性具有重要意义。这不仅有助于优化设计和施工方案，还能为类似工程的后期维护提供科学依据。 这项工作展示了如何通过实验和理论分析相结合的方法来研究深埋隧洞围岩的流变特性，对于理解和改善这类工程的长期性能具有深远的影响。同时，研究结果对于地质条件类似的其他地下工程也具有参考价值。