摘要：粘弹性围岩隧道支护设计需同时考虑开挖面空间效应与围岩自身流变效应的复杂叠加影响。为此，本文从隧道施工的三维时空效应出发，通过大量数值模拟揭示了粘弹性围岩隧道纵向变形时空演化特性，基于响应面法拟合了位移释放系数回归模型。以此为基础，进一步探究粘弹性围岩的虚拟支护力时空演化规律，推导了粘弹性围岩的虚拟支护力表达式。研究表明粘弹性围岩位移释放率在隧道纵向上可划分为未扰动状态、时空效应共同影响和时间效应控制阶段，与弹性围岩相比在空间效应影响基础上耦合了时间效应，其演化更为复杂；开挖面前方位移释放率波动较小，可采用统一表达式进行描述，而后方随开挖速度变化较大，为此将其分为时间控制型、空间控制型和时空效应共同影响型三种，并分别给出了相应的拟合公式；粘弹性围岩虚拟支护力受时空效应共同影响，不能参照弹性围岩通过位移释放系数翻转直接获得，而需通过围岩特性曲线耦合求解；不同围岩参数对应的虚拟支护力分布较为集中，且主要受开挖速度影响，据此给出了虚拟支护力的简化拟合公式以供初步设计时使用。研究结果可为流变软岩隧道的支护设计提供理论基础。
文章目录
1 粘弹性围岩纵向变形时空效应演化特征
1.1 数值模型
1.2 典型因素对围岩纵向变形曲线影响
1.2.1 地应力对围岩纵向变形曲线影响分析
1.2.2 Kelvin参数对围岩纵向变形曲线影响分析
1.2.3 开挖速度对围岩纵向变形曲线影响分析
2 粘弹性围岩位移释放系数的函数表达
2.1 拟合函数基本形式
2.2 基于时空效应的位移释放系数经验公式
2.3 验证与分析
3 粘弹性围岩虚拟支护力理论解析
3.1 弹性围岩虚拟支护力解答
3.2 粘弹性围岩虚拟支护力解答
4 粘弹性围岩虚拟支护力影响因素分析
4.1 Kelvin参数对虚拟支护力影响分析
4.2 开挖速度对虚拟支护力影响分析
5 虚拟支护力简化拟合公式
6 结 论