基于蠕变损伤演化模型的深部高地应力隧道双层初期支护力学特性研究

为了研究深部高地应力陡倾层状千枚岩隧道施工期支护结构的力学特性,构建考虑黏塑性偏应变增量的蠕变损伤演化模型.以成兰铁路茂县隧道为依托,根据现场实测的变形数据,反演得出符合工程实际的蠕变参数.分别对采用单层初期支护和双层初期支护的断面开展数值模拟.研究结果表明:高地应力陡倾层状岩体的最大围岩压力和变形出现在隧道的拱腰位置,当采用双层初期支护工法时,断面承受的围岩压力和隧道周边千枚岩的变形较小,且能在较短的时间内达到稳定状态.二次衬砌拱腰位置承受的弯矩较大而轴力较小,处于大偏压状态.采用双层初期支护工法能够显著降低截面内力,提高截面的安全系数.高地应力陡倾软岩隧道围岩的损伤主要集中在拱腰位置,当采用双层初期支护工法时,围岩内部损伤的最大值和损伤分布区域面积分别降低了47.1％和26.7％,有利于发挥围岩的自承能力,降低围岩的蠕变特性.