裂隙岩体力学特性及损伤演化颗粒流模拟研究

论文摘要

随着我国长大公路隧道建设的高速发展,隧道在施工过程中面临的地质条件越来越复杂,围岩内存在的节理裂隙破坏了岩体的整体性,降低了围岩稳定性,给隧道工程的施工建设带来极大的安全隐患。因此,开展隧道围岩裂隙岩体力学特性和破裂机理研究具有重要的理论意义和实际意义,通过该研究可为提高工程地质灾害防治技术和隧道建设水平奠定理论基础。本文以鸿图嶂隧道为研究背景,采用现场调查、理论分析及离散元颗粒流数值模拟等方法,进行了单轴压缩及三轴压缩模拟试验,结合应力-应变曲线分析研究了隧道围岩裂隙岩体的力学特性并获取了相关力学参数,结合微观和宏观方面分析了裂隙岩体的损伤演化破裂机理,得出的结论如下:（1）基于鸿图嶂隧道沿线的勘察钻孔信息,分析调查了节理的倾向、倾角、平均迹长、线密度等几何参数及其概率分布,建立了隧址区岩体二维随机裂隙网络,并基于此裂隙网络计算出岩体表征单元体尺寸为10×10m。（2）根据隧道围岩裂隙岩体应力应变曲线特点可知裂隙岩体表现出明显的弹塑性,不同风化程度的花岗岩裂隙岩体的应力-应变曲线可划分为四种类型;裂隙岩体的抗压强度及弹性模量表现出明显的的各向异性,岩体内部的节理分布特征是造成这一现象的重要原因;围压条件下的裂隙岩体的塑性变形能力、强度、延性明显提高,并确定了风化花岗岩工程岩体的c、φ值。（3）结合裂隙岩体弹性模量的折减及韦布尔材料强度模型建立了初始损伤与荷载损伤共同作用下的裂隙岩体损伤演化模型及损伤本构模型,探究了裂隙岩体的损伤演化过程及破裂机制,该模型能较好的表征裂隙岩体在单轴压缩作用下的力学特征及损伤演化规律。裂隙岩体的节理尖端处微裂纹的萌生,扩展构成了裂隙岩体损伤演化,微裂纹在弹性阶段缓慢增长,在塑性阶段加速发展,峰值强度点是微裂纹发展的拐点,在残余变形阶段,微裂纹几乎不再发展。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宋文超

导师: 李小青

关键词: 裂隙岩体,离散裂隙网络,等效力学特性,损伤演化,颗粒流

来源: 华中科技大学

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: 华中科技大学

分类号: TU45

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.003319

总页数: 100

文件大小: 4986K

下载量: 198

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