本文關(guān)鍵詞：單一裂隙注漿擴散與加固機理研究　出處：《山東大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 裂隙巖體 擴散規(guī)律 注漿加固 數(shù)值分析

【摘要】：工程巖體的穩(wěn)定性受結(jié)構(gòu)面性質(zhì)的影響十分顯著,結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、展布情況、裂隙組的組合特征以及工程性質(zhì)對巖體的力學(xué)性能起到?jīng)Q定性的作用。由結(jié)構(gòu)面誘發(fā)的滲漏水問題嚴重影響了地下工程建設(shè)施工與運營安全,使國民經(jīng)濟蒙受巨大的人員財產(chǎn)損失。因此裂隙巖體注漿擴散與加固機理研究成為我國地下工程建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。本文通過理論分析與數(shù)值模擬方法,對單一裂隙注漿擴散與加固機理展開研究,取得了一系列研究成果。(1)通過分數(shù)布朗函數(shù)建立了結(jié)構(gòu)面幾何模型,基于N-S方程對裂隙注漿擴散開展有限元分析�？疾炝斯�(jié)理面粗糙度、連通性對漿液擴散的影響,并對修正立方定律的合理性進行了研究�；诮缑鎸永碚�,對裂隙注漿過程中的漿-巖耦合效應(yīng)進行了分析�；谛拚牧⒎蕉伞⒔缑鎸颖緲�(gòu)方程以及漿液流動方程,建立了考慮粗糙度影響以及漿巖耦合效應(yīng)的注漿擴散公式。(2)借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,建立了結(jié)構(gòu)面輪廓線粗糙度系數(shù)的計算模型。采取PSO和BP混合算法,優(yōu)化了算法的全局和局部搜索能力,提高了算法的準確性。通過對三維結(jié)構(gòu)面進行離散,依據(jù)接觸區(qū)域與分離區(qū)域的空間分布,將所建立的二維計算模型擴展到三維情況。(3)針對單一巖石界面的注漿加固強度問題,分析了結(jié)構(gòu)面剪切破壞機制以及粘結(jié)力與摩擦力的耦合效應(yīng)。對結(jié)構(gòu)面粗糙度各向異性及其表征方法進行分析。提出了摩擦力主控區(qū)域與粘結(jié)力主控區(qū)域劃分思想。建立單一界面注漿加固體的抗剪強度計算公式,為巖體注漿加固效果提供評判依據(jù)。(4)基于離散元顆粒流程序PFC,采用SJ模型對結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)以及粘結(jié)作用進行表征,建立了結(jié)構(gòu)面抗剪強度數(shù)值模型。對具有單一鋸齒狀結(jié)構(gòu)面以及典型JRC曲線的抗剪強度進行數(shù)值分析。分別對結(jié)構(gòu)面無粘接強度以及有粘結(jié)強度時的剪切特性及破壞模式進行計算分析,并從微觀角度對結(jié)構(gòu)面裂紋擴展過程以及結(jié)構(gòu)面粘結(jié)力與摩擦力的耦合效應(yīng)進行分析,從而揭示粘結(jié)力對結(jié)構(gòu)面剪切特性的影響規(guī)律以及注漿加固機理。
[Abstract]:The stability of engineering rock mass is greatly affected by the properties of structural plane, the degree of development of structural plane and the distribution of structural plane. The combination characteristics and engineering properties of fracture group play a decisive role in the mechanical properties of rock mass. The leakage problem induced by structural plane seriously affects the construction and operation safety of underground engineering. Therefore, the study on the mechanism of grouting diffusion and reinforcement of fractured rock mass has become a key scientific problem to be solved urgently in the construction of underground engineering in China. This paper is based on theoretical analysis and numerical simulation. Method. The diffusion and reinforcement mechanism of single fissure grouting is studied, and a series of research results are obtained. (1) the geometric model of structural plane is established by fractional Brownian function. Based on the N-S equation, the finite element analysis of crack grouting diffusion is carried out. The effects of joint roughness and connectivity on the slurry diffusion are investigated, and the rationality of the modified cubic law is studied, based on the interfacial layer theory. Based on the modified cubic law, the constitutive equation of interfacial layer and the slurry flow equation are analyzed. The grouting diffusion formula considering the effect of roughness and the coupling effect of grouting and rock is established. The neural network algorithm is used. The calculation model of the roughness coefficient of the contour line of the structure surface is established, and the global and local search ability of the algorithm is optimized by using the mixed algorithm of PSO and BP. The accuracy of the algorithm is improved. By discretization of 3D structural plane, the spatial distribution of contact region and separation region is obtained. The two-dimensional calculation model is extended to 3D case. 3) aiming at the strengthening strength of single rock interface by grouting. The shear failure mechanism of structural plane and the coupling effect between bonding force and friction force are analyzed. The anisotropy of structural surface roughness and its characterization method are analyzed. A formula for calculating the shear strength of a single interface grouting plus solid is established. Based on the discrete element particle flow program PFC, the mechanical properties of the structural plane and the bond action are characterized by SJ model. A numerical model of shear strength of structural plane is established. The shear strength of single sawtooth structure plane and typical JRC curve is analyzed numerically. The property and failure mode were calculated and analyzed. The crack propagation process of structural plane and the coupling effect of bonding force and friction force on structural plane are analyzed from the microscopic point of view, so as to reveal the influence of bonding force on shear characteristics of structural plane and the mechanism of grouting reinforcement.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU45

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本文編號：1361563