论文摘要
随着水电、公路、铁路等重大项目建设,中国正在或即将修建数万公里的交通隧道工程。这些工程项目越来越多面临大埋深、高地应力、复杂地质条件的难题。工程结构所承受的地应力随着埋深的增大而不断增大,这就导致了深部岩体的力学行为特征发生根本性的变化,引发诸多与浅部完全不同的亟需解决的深部工程技术问题,使得深部岩体工程稳定性控制和支护难度加大。近几年,因工程埋深增大问题造成了多起工程事故,大量的施工人员伤亡,贵重的机械设备损毁,以及工程工期的延误,这就导致了巨大的经济损失。而因为深部工程项目的日益增多,此类灾害发生的可能性逐渐增加,由此造成的损失将更加严重。深部岩体的隧道开挖后,围岩的应力状态超过了其峰值强度,导致围岩与浅层岩体工程相比,出现了不同的变形规律以及破坏形式。单一的连续力学理论难以准确描述裂隙岩体的力学特性;在试验方面,由于受试验条件和技术的限制,针对峰后裂隙岩体变形特性的试验研究成果也比较少。论文采用模型试验、理论分析和数值模拟相结合的分析方法,对裂隙岩体的变形机理和稳定性进行了深入的研究。本文的主要研究内容如下:1)对预制不同倾角贯穿裂隙的类岩石试件进行了单轴、三轴压缩试验,研究了裂隙岩体在不同倾角和围压条件下的应力应变关系、峰值强度、峰后残余强度分布规律和破坏模式等,为理论和数值方法的研究提供试验基础。2)根据相似试验原理,配置类岩石和类裂隙相似材料,开展大尺度的深部裂隙岩体开挖变形破坏规律三维模型试验,研究深部带有一定倾角的裂隙岩体在开挖强卸荷作用下围岩变形破坏演化过程,揭示了隧道开挖诱发的裂隙围岩局部块体失稳到块体群失稳的破坏规律。3)根据裂隙岩体的应力-应变曲线和峰后残余强度,建立了不同围压和裂隙倾角条件下的裂隙岩体损伤本构模型;提出了基于应变能密度理论岩石损伤破坏判别准则,并利用UDEC开发了相应的数值计算程序,为模拟裂隙岩体非连续的破坏过程提供数值条件。4)根据大尺度模型试验裂隙岩体从局部到整体的峰后破坏规律,提出了块体群方法裂隙岩体稳定性分析技术,开发了块体群法裂隙岩体稳定性分析动态可视化计算程序,实现关键块体矢量计算、块体群生成、几何分析和蒙特卡罗模型可靠度分析、动态可视化展示等功能,为裂隙岩体稳定性分析及支护设计提供技术支撑。5)以大相岭隧道为背景,采用本文提出的扩展离散元数值方法,分析了深部裂隙岩体开挖变形破坏全过程,并与模型试验结果进行对比分析,为裂隙岩体工程项目提供技术指导。本文研究内容给裂隙岩体变形破坏过程的研究以及裂隙岩体支护设计的研究提供了新的方法和技术,为裂隙岩体大变形和大体积塌方等灾害控制提供了技术支撑。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 马腾飞
导师: 李树忱
关键词: 峰后,裂隙岩体,室内实验,模型实验,应变能密度,块体群
来源: 山东大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 地质学,建筑科学与工程
单位: 山东大学
基金: 国家自然科学基金:深部裂隙岩体峰后碎裂变形特性及其锚固效应试验研究(51179098,51379113)
分类号: TU457
总页数: 148
文件大小: 29613K
下载量: 557
相关论文文献
- [1].正交与非正交稀疏裂隙岩体水流-传热对温度影响的数值分析[J]. 铀矿地质 2020(04)
- [2].裂隙岩体非双重介质渗流模型研究现状[J]. 城市地理 2017(16)
- [3].渗流裂隙岩体冻结温度场模型试验研究[J]. 采矿与安全工程学报 2019(06)
- [4].含V型相交裂隙岩体的力学特性及破坏模式试验[J]. 煤炭学报 2020(02)
- [5].不同卸载速度下含裂隙岩体的卸载响应(英文)[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2019(07)
- [6].基于颗粒流数值模拟的交叉裂隙岩体剪切力学特征研究[J]. 水电能源科学 2017(01)
- [7].垂直交叉裂隙岩体渗透系数与裂隙特征关系试验研究[J]. 河南城建学院学报 2016(06)
- [8].含密实填充物的平行双裂隙岩体模型渗透特性试验研究[J]. 水电能源科学 2017(06)
- [9].直剪条件下单裂隙岩体力学行为数值模拟试验[J]. 解放军理工大学学报(自然科学版) 2016(05)
- [10].隧道裂隙岩体注浆加固机理及其应用研究[J]. 建筑技术开发 2015(05)
- [11].含水裂隙岩体本构模型及数值模型理论研究[J]. 地下空间与工程学报 2015(04)
- [12].高速公路裂隙岩体地基改性浆液注浆加固施工技术[J]. 交通世界 2020(11)
- [13].基于工程混合物理论的饱和裂隙岩体组合本构模型[J]. 水利学报 2020(06)
- [14].张开穿透型单裂隙岩体三轴卸荷蠕变特性试验[J]. 岩土力学 2018(01)
- [15].单裂隙岩体水流传热有限元分析[J]. 黑龙江水利科技 2018(09)
- [16].针对工程中裂隙岩体的研究与解决办法[J]. 四川建材 2016(07)
- [17].多组贯穿裂隙岩体变形特性研究[J]. 岩石力学与工程学报 2011(S1)
- [18].深部裂隙岩体温度场及其控制因素[J]. 太原理工大学学报 2010(05)
- [19].非贯通裂隙岩体破坏细观特征及其宏观力学参数确定方法[J]. 岩石力学与工程学报 2009(09)
- [20].裂隙岩体表征方法及岩体水力学特性研究[J]. 岩石力学与工程学报 2008(09)
- [21].围压作用下裂隙岩体变形破坏及碎胀特性研究[J]. 铁道建筑技术 2019(12)
- [22].膏浆施工技术在矿坑裂隙岩体堵水中的应用[J]. 湖南水利水电 2020(05)
- [23].裂隙岩体注浆结石体收缩变形与抗剪强度[J]. 科学技术与工程 2016(36)
- [24].裂隙岩体水汽场内温湿度分布及汽液转化规律研究——以河南省宜阳锦屏山为例[J]. 水文地质工程地质 2017(06)
- [25].高应力强卸荷作用下多组裂隙岩体宏细观力学行为[J]. 科技创新导报 2016(13)
- [26].裂隙岩体不稳定温度场的复合单元算法研究[J]. 岩土力学 2015(07)
- [27].贯穿裂隙岩体强度和破坏方式的模型研究[J]. 岩土力学 2011(S2)
- [28].热学参数对裂隙岩体水流-传热温度影响的数值分析[J]. 中国科技论文 2019(09)
- [29].某高放废物处置库裂隙岩体显微结构及渗透性研究[J]. 工程勘察 2020(10)
- [30].单裂隙岩体单轴压缩颗粒流数值模拟[J]. 建筑结构 2018(S2)