基于含水劣化特性的隧道围岩时效变形数值计算

黄 明 ，刘新荣，邓 涛

（1. 福州大学 土木工程学院，福州 350108；2. 重庆大学 土木工程学院，重庆 400045）

1 引 言

许多岩体工程的失稳是由于岩石及结构面的时效变形积累而导致的流变破坏，而水是诱发各种工程地质灾害最活跃的载体。岩石的时效变形行为及流变破坏源于其内部损伤随时间的逐渐积累，且同时伴随着宏观主裂纹的流变时效扩展，而水是造成岩石这种损伤的一个重要原因[1]。因此，对于存在地下水作用的大坝基础、边坡和地下洞室等岩体工程而言，其长期稳定性不单纯取决于应力作用下岩石和结构面本身的流变行为，而是依赖于应力与水长期共同作用下的耦合流变过程。

目前针对岩体工程流变问题的研究已开展大量的工作，且因为实际岩体工程的计算需要，不少学者还借助商业软件的二次开发平台，尝试将自定义的本构模型嵌入到软件中进行计算。以大型通用软件FLAC 为例，Malan[2]提出了一个流变软化弹-黏塑性模型，并加入到FLAC 中用于分析南非某金矿矿井开挖后硬岩流变行为；Boidy 等[3]将Lemaitre黏塑性模型加入到FLAC 中，对瑞士的一个有蠕变行为的隧道围岩作了反分析；Dragan 等[4]提出一个反映铁矿岩石硬化软化行为的弹塑性模型和一个描述延迟体积膨胀的Lemaitre 黏塑性蠕变模型，并加入到FLAC 中，进行了巷道开挖问题短期和长期力学行为分析。国内学者[5－10]也进行过类似的研究，并获得了较多成果，但基于含水劣化的岩石流变特性及其相关问题研究，目前绝大部分仍停留在机制分析及模型的构建上，而对于模型的实际工程应用研究较少。……