【摘要】：近年來,隨著我國地下空間開發(fā)利用的蓬勃發(fā)展,城市地鐵隧道、公路鐵路隧道、采礦工程隧道等項(xiàng)目日益增多。在這些項(xiàng)目建設(shè)的過程中,時常會出現(xiàn)因隧道開挖后圍巖失穩(wěn)而導(dǎo)致的塌方事故,因此如何對圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性評價、如何對圍巖內(nèi)部破壞形態(tài)的分布和發(fā)展規(guī)律進(jìn)行直觀地表達(dá)等問題具有重要的研究意義。本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.51874112)“采動巖體破損力學(xué)行為演化與三維動態(tài)裂隙形態(tài)表征”資助下,基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則推導(dǎo)出能對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行定量評價的破壞接近度函數(shù),并以FLAC3D與MATLAB軟件為基礎(chǔ)開發(fā)出針對巖石內(nèi)部裂紋形態(tài)演化的三維重構(gòu)功能,最后將以上兩個成果在算例上進(jìn)行展示。本文完成的主要研究成果和結(jié)論如下:(1)從巖石的破壞準(zhǔn)則出發(fā),推導(dǎo)出安全系數(shù)函數(shù)與破壞接近度函數(shù)兩種評價圍巖穩(wěn)定性的公式,并通過數(shù)值模擬的比較分析,優(yōu)選出破壞接近度函數(shù)。同時以破壞接近度參數(shù)FAI為標(biāo)準(zhǔn),將圍巖穩(wěn)定性劃分為四個分區(qū),以定量地描述圍巖的穩(wěn)定性,為工程施工過程中確定開挖擾動區(qū)域與危險區(qū)域提供依據(jù)。(2)由于巖石的非均質(zhì)性,而常規(guī)數(shù)值模擬中模型的力學(xué)參數(shù)大多為均質(zhì),為使數(shù)值模擬結(jié)果更加精確,以Weibull概率密度函數(shù)為基礎(chǔ),通過FISH語言編程對數(shù)值模型中各力學(xué)參數(shù)進(jìn)行隨機(jī)賦值,并通過對比分析表明采用該方法能較好地模擬巖石的非均質(zhì)性。(3)通過FLAC3D及MATLAB等軟件,實(shí)現(xiàn)對巖石內(nèi)部裂紋損傷區(qū)三維形態(tài)演化規(guī)律的直觀表現(xiàn),并以單軸壓縮數(shù)值模擬試驗(yàn)為算例,通過展示式樣模型內(nèi)部裂紋三維形態(tài)演化效果圖并將其與典型的室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)式樣破壞形態(tài)進(jìn)行對比,驗(yàn)證該方法的可行性(4)采用數(shù)值模擬手段再現(xiàn)隧道開挖過程中圍巖的漸進(jìn)破壞過程,并以破壞接近度函數(shù)為基礎(chǔ)對圍巖破壞區(qū)域進(jìn)行三維重構(gòu),最后通過與現(xiàn)場實(shí)際破壞形態(tài)進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證以破壞接近度為基礎(chǔ)對圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性評價的可行性與實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU45
【圖文】：

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文1.3.2研究思路根據(jù)本文的研究內(nèi)容，通過對與本文內(nèi)容有關(guān)的論文文獻(xiàn)的查閱、對理論內(nèi)容的分析推導(dǎo)、軟件數(shù)值模擬的計(jì)算以及對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行出圖分析加以驗(yàn)證最終實(shí)現(xiàn)本文的研究目的。具體的研究思路如圖 1.1 所示。

圖 2.1 巖石典型應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線Fig 2.1 Typical stress-strain curve of rockb 的安全系數(shù)函數(shù)則r-Coulomb 準(zhǔn)則被提出以來，由于其參數(shù)獲取較好地反應(yīng)巖土材料的彈塑性變形特征而被剪強(qiáng)度包絡(luò)線的關(guān)系圖，符號約定為：應(yīng)力分內(nèi)摩擦角取值范圍為 0 90。力狀態(tài)時：sin2tan2)sin3131 OCODOM 1sin1sin21sin1sin1sincos211 c c（ 1sin21sincos211 cc（剪切破

如圖2.2 為摩爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線的關(guān)系圖，符號約定為：應(yīng)力分量規(guī)定為拉為正壓為負(fù)，且123 ，內(nèi)摩擦角取值范圍為 0 90。當(dāng)單元處于壓剪應(yīng)力狀態(tài)時：02sin2tan2()sin313131 OCAMBMODOM 1sin1sin21sin1sin1sincos21sin1sin311 c c（穩(wěn)定狀態(tài)） 1sin1sin21sin1sin1sincos21sin1sin311 cc（剪切破壞) （2.1）式中，1 為最小主應(yīng)力，3 為最大主應(yīng)力，c 為粘聚力， 為內(nèi)摩擦角。令 1sin1sin21sin1sin1sincos21sin1sin3131 f ccs（2.2）式中，sf為壓剪破壞包絡(luò)線。令 1sin1sin N

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2781724