【摘要】：巖體裂隙的發(fā)展過程與擴展機理及巖體的破壞一直為工程地質界、巖石力學界和相關工程界所重視。這些斷續(xù)的結構面在工程中開挖或附加荷載的作用下會發(fā)生擴展貫通,這些變化往往會對巖體的強度和穩(wěn)定性產生影響。巖土工程中很多事故都與巖體自身裂隙擴展有關。但由于巖石是一種不均質各向異性特殊材料,巖石裂隙擴展理論不夠完善,并且試驗時受觀測手段的限制很難觀測到內部巖石擴展的過程。真實巖石制作試件進行裂隙擴展試驗,受試驗觀測限制獲得裂隙擴展規(guī)律較為困難,因此,有必要借助數(shù)值模擬對該巖體裂隙擴展問題進行研究獲取裂隙擴展規(guī)律。本文首先介紹了幾種經典的斷裂理論、裂隙受力與分類情況以及數(shù)值模擬軟件FLAC3D。通過試驗測量出巖石的抗壓強度、抗拉強度,由經驗公式求得巖石的內摩擦角、粘聚力等參數(shù)。通過現(xiàn)場采集的巖石制作三點彎巖石試件,進行含有預制裂隙巖石三點彎試驗,得出加載力與位移曲線、裂紋開裂應變與加載力關系曲線。采用FLAC3D軟件建立試驗試件模型,采用FISH語言編制數(shù)值計算程序檢查發(fā)生拉伸屈服單元,將屈服單元賦予NULL模型,來模擬試件預制裂紋處的擴展過程。得到三點彎試件破壞時裂隙擴展規(guī)律和應力分布規(guī)律,及試件內含有原始裂紋的三點彎試件裂紋的擴展過程。工程中由于巖體開挖卸荷作用導致巖體應力重分布,使得處于壓剪狀態(tài)的巖體內部原生裂隙失穩(wěn)擴展。本文最后討論了壓-剪荷載作用下巖體裂隙擴展機理問題。并結合工程實例研究了空區(qū)硐室破裂區(qū)范圍受摩擦角及粘聚力影響的分布規(guī)律及在不同厚跨比對空區(qū)穩(wěn)定性的影響。
[Abstract]:The development process and spreading mechanism of rock mass fractures and the failure of rock mass have been attached great importance to by engineering geology, rock mechanics and related engineering circles. Under the action of excavation or additional load, these intermittent structural surfaces will be expanded through, and these changes will often affect the strength and stability of rock mass. Many accidents in geotechnical engineering are related to the crack expansion of rock mass itself. However, due to the fact that rock is a kind of heterogeneous anisotropic material, the theory of crack propagation in rock is not perfect enough, and it is difficult to observe the process of internal rock growth by the limit of observation means in the experiment. It is difficult to obtain the crack propagation law by the limit of the experimental observation. Therefore, it is necessary to study the crack expansion problem of the rock mass by numerical simulation to obtain the fracture propagation law. In this paper, several classical fracture theories, fracture force and classification and numerical simulation software FLAC3D. are introduced. The compressive strength and tensile strength of rock are measured by experiments, and the internal friction angle and cohesive force of rock are obtained by empirical formula. The three-point bending test of rock with precast cracks was carried out by making three-point bend rock samples from the rock samples collected on the spot. The curves of loading force and displacement and the relationship between crack strain and loading force were obtained. The test specimen model was established by FLAC3D software, and the tensile yield element was checked by FISH language. The yield element was assigned to the NULL model to simulate the propagation process of the precast crack in the specimen. The crack propagation law and stress distribution law during failure of three-point bending specimen and the crack propagation process of three-point bending specimen with original crack in the specimen are obtained. In engineering, the stress redistribution of rock mass caused by the unloading of rock mass excavation results in the instability and expansion of the original fracture in the rock mass in the state of compression and shear. Finally, the mechanism of crack propagation in rock mass under compressive and shear loads is discussed. In combination with engineering examples, the distribution law of cavern fracture zone affected by friction angle and cohesive force and the influence of different thickness / span ratio on the stability of hollow zone are studied.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU45

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本文編號：2248160