本文關(guān)鍵詞：含水裂隙巖體本構(gòu)模型及數(shù)值模擬研究　出處：《華僑大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：近幾十年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于含水裂隙巖體做了大量的研究,具有一定的廣度和深度。但總結(jié)下來(lái)其研究?jī)?nèi)容僅局限于理論公式的推導(dǎo)方面,在數(shù)值模擬方面,大部分的學(xué)者采用的是與程序自帶的摩爾-庫(kù)倫模型進(jìn)行模擬分析對(duì)比,并無(wú)實(shí)質(zhì)性的開(kāi)發(fā)出與理論研究部分相符合的本構(gòu)模型運(yùn)用到實(shí)際工程當(dāng)中。因此,基于以上研究背景本次論文參考了彈塑性力學(xué)、損傷力學(xué)、巖石力學(xué)、連續(xù)介質(zhì)理論等學(xué)科知識(shí)和基礎(chǔ)理論,以非貫穿閉合型含水裂隙巖體為研究對(duì)象,運(yùn)用Microsoft Visual Studio 2010程序二次開(kāi)發(fā)出了FLAC3D能夠識(shí)別的新的本構(gòu)模型,主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新成果包含以下幾個(gè)方面:(1)綜合考慮了含水裂隙巖體中由潛水當(dāng)中的裂隙水產(chǎn)生的初始滲透壓力P、裂隙巖體初始損傷、裂隙擴(kuò)展、破壞、多種隨機(jī)裂隙等影響因子,在摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)模型的基礎(chǔ)之上,通過(guò)修正模型中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系柔度張量C,得到了修正后的含水裂隙巖體本構(gòu)模型的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系;(2)利用FLAC3D程序中的二次開(kāi)發(fā)模塊,并采用Microsoft Visual Studio2010程序編制出單種含水裂隙巖體的本構(gòu)模型,通過(guò)建立一個(gè)25m*25m*1m的圓形隧道模型模擬驗(yàn)證了新本構(gòu)模型的準(zhǔn)確性和適用性;(3)通過(guò)MATLAB程序成功模擬實(shí)現(xiàn)了含水裂隙巖體模型中多種隨機(jī)裂隙在模型中的分布情況,之后按照同樣的二次開(kāi)發(fā)方法綜合分析了含水裂隙巖體中各種隨機(jī)裂隙對(duì)于新開(kāi)發(fā)模型理論的影響,得到了該套本構(gòu)模型二次開(kāi)發(fā)理論的適用范圍。模擬分析結(jié)果表明,隨著隨機(jī)裂隙分布越多,模型的變形則越大,當(dāng)隨機(jī)裂隙的分布在一定的范圍內(nèi),本套二次開(kāi)發(fā)理論有效,但當(dāng)隨機(jī)裂隙分布超過(guò)一定范圍時(shí),則本套理論失效,模擬結(jié)果不準(zhǔn)確,這也體現(xiàn)出本套理論的局限性;(4)在本套二次開(kāi)發(fā)理論有效范圍之內(nèi)結(jié)合新開(kāi)發(fā)出來(lái)的本構(gòu)模型選取了某一盾構(gòu)隧道開(kāi)挖工程實(shí)例進(jìn)行了模擬分析,得到了關(guān)于含水裂隙巖體盾構(gòu)隧道工程位移場(chǎng)變化的一些結(jié)論,為隧道后期支護(hù)等設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)值。
[Abstract]:In recent decades, scholars at home and abroad have done a lot of research on water-bearing fractured rock mass, which has a certain breadth and depth. However, the research content is limited to the derivation of theoretical formula and numerical simulation. Most of the scholars use the Moll-Coulomb model with the program to carry out simulation analysis, and there is no substantial development of the constitutive model which is consistent with the theoretical research to be applied to the actual engineering. Based on the above research background, this paper refers to elastoplastic mechanics, damage mechanics, rock mechanics, continuum theory and other disciplines and basic theories, taking non-penetrating and closed water-bearing fractured rock mass as the research object. A new constitutive model which can be recognized by FLAC3D is developed by using Microsoft Visual Studio 2010 program. The main research contents and innovative results include the following aspects: 1) the initial seepage pressure (P), initial damage of fractured rock mass and crack expansion in water-bearing fractured rock mass caused by fissure water in diving are considered synthetically. On the basis of the Moor-to-Coulomb constitutive model, the relationship between stress-strain and flexibility Zhang Liang C is modified by modifying the influence factors such as failure, random fractures, and so on. The stress-strain relationship of the modified constitutive model of water-bearing fractured rock mass is obtained. Make use of the secondary development module in FLAC3D program. The constitutive model of a single water-bearing fractured rock mass is developed by Microsoft Visual Studio2010 program. The accuracy and applicability of the new constitutive model are verified by the simulation of a circular tunnel model of 25m ~ 25m ~ (-1) m. 3) the distribution of various random fractures in the model of water-bearing fractured rock mass has been successfully simulated by MATLAB program. Then, according to the same secondary development method, the influence of various random fissures in water-bearing fractured rock mass on the new development model theory is analyzed synthetically. The application range of the secondary development theory of the constitutive model is obtained. The simulation results show that the deformation of the model increases with the distribution of random fractures, when the distribution of random fractures is within a certain range. The secondary development theory is effective, but when the random fracture distribution exceeds a certain range, the theory fails and the simulation result is inaccurate, which also reflects the limitation of the theory. 4) within the effective range of the secondary development theory, combined with the newly developed constitutive model, a shield tunnel excavation engineering example is selected for simulation and analysis. Some conclusions about displacement field change of shield tunnel in water-bearing fissured rock mass are obtained, which provide some reference value for the design of tunnel support in the later stage.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：1418763