發(fā)布時間：2022-10-10 11:13

　　巖爆、軟巖大變形等深埋工程地質(zhì)災(zāi)害本質(zhì)上是能量驅(qū)動下的一種巖體狀態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象,從能量角度研究深埋隧道圍巖的變形破壞規(guī)律,可以突破傳統(tǒng)的應(yīng)力應(yīng)變分析方法,為深埋地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和機(jī)理研究帶來一種嶄新的視角和分析手段,同時也可為深埋隧道支護(hù)設(shè)計和施工安全提供理論指導(dǎo)。本文針對深埋隧道圍巖變形能演化及分布規(guī)律,從室內(nèi)試驗(yàn)、解析研究、數(shù)值研究、參數(shù)化分析和實(shí)例驗(yàn)證等多個角度進(jìn)行研究,主要獲得以下成果:1.在總結(jié)現(xiàn)有巖石能量演化研究成果的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)采用“應(yīng)變能”表達(dá)巖體內(nèi)儲存或耗散的能量并不全面,“應(yīng)變”只是變形的一種表達(dá)方式,當(dāng)巖體單元產(chǎn)生的變形過大,超過其本身尺寸時,“應(yīng)變能”已不再適用。因此本文引入“變形能”概念,分別用全變形能、彈性變形能和耗散變形能來描述巖體的能量集中、積聚和耗散現(xiàn)象。2.針對巖石變形破壞過程中的變形能演化,分別對深部頁巖和砂巖開展常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)和不同圍壓下三軸循環(huán)加、卸載試驗(yàn)研究。系統(tǒng)研究不同圍壓下軸向變形能、徑向擴(kuò)散變形能、耗散變形能和彈性變形能在巖石變形破壞過程中的演化規(guī)律。根據(jù)巖樣破壞時的變形能積聚和耗散規(guī)律,創(chuàng)新性地提出彈性能耗比概念,該指標(biāo)在能量演化過程中的突... 

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1“深部”的定義
        1.2.2 巖石能量演化試驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 深埋隧道(洞)圍巖能量演化研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容及方法
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法與技術(shù)路線
第2章 巖石變形破壞過程的變形能演化試驗(yàn)研究
    2.1 引言
    2.2 試驗(yàn)設(shè)備與試樣制取
    2.3 變形能轉(zhuǎn)化機(jī)制和計算方法
    2.4 常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)研究
        2.4.1 試驗(yàn)方案及結(jié)果
        2.4.2 變形能演化規(guī)律
    2.5 三軸循環(huán)加、卸載試驗(yàn)研究
        2.5.1 試驗(yàn)方案及結(jié)果
        2.5.2 變形能演化規(guī)律
    2.6 基于能量突變的巖石強(qiáng)度失效判據(jù)
    2.7 本章小節(jié)
第3章 深埋隧道圍巖變形能分布解析研究
    3.1 引言
    3.2 單位圓和任意開挖截面的共形映射
    3.3 隧道圍巖應(yīng)力解析研究
    3.4 變形能解析研究
    3.5 解析驗(yàn)證
        3.5.1 圓形隧道圍巖變形能解析解驗(yàn)證
        3.5.2 矩形隧道圍巖變形能解析解驗(yàn)證
    3.6 本章小節(jié)
第4章 深埋隧道圍巖變形能演化及分布規(guī)律數(shù)值方法研究
    4.1 引言
    4.2 基于數(shù)值分析方法的已有能量指標(biāo)參數(shù)
    4.3 能量集中指數(shù)、能量積聚效率和能量耗散效率的提出
        4.3.1 全變形能計算
        4.3.2 能量集中指數(shù)、能量積聚效率和能量耗散效率
    4.4 能量集中指數(shù)、能量積聚效率和能量耗散效率的合理性驗(yàn)證
    4.5 本章小節(jié)
第5章 深埋隧道圍巖變形能分布影響因素數(shù)值研究
    5.1 引言
    5.2 地應(yīng)力方向影響分析
    5.3 隧道尺寸影響分析
    5.4 隧道洞型影響分析
    5.5 本章小節(jié)
第6章 工程實(shí)例分析
    6.1 引言
    6.2 玲瓏金礦深埋隧洞圍巖變形能演化及分布研究
        6.2.1 工程概況
        6.2.2 變形能演化及分布特性
    6.3 躍龍門隧道圍巖變形能演化及分布研究
        6.3.1 工程概況
        6.3.2 變形能演化及分布特性
    6.4 本章小節(jié)
第7章 結(jié)論和展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]加、卸載條件下花崗巖損傷演化分析（英文）[J]. 戴兵,趙國彥,H.KONIETZKY,P.L.P.WASANTHA.  Journal of Central South University. 2018(05)
[2]三軸循環(huán)荷載作用下頁巖能量演化規(guī)律及強(qiáng)度失效判據(jù)研究[J]. 李子運(yùn),吳光,黃天柱,劉洋.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2018(03)
[3]基于能量原理的深埋隧洞TBM施工巖爆機(jī)理分析[J]. 蔣邦友,王連國,顧士坦,張曉東,李文帥.  采礦與安全工程學(xué)報. 2017(06)
[4]深埋隧洞圍巖應(yīng)力的精確解與近似解的對比分析[J]. 周鳳璽,曹小林.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2017(10)
[5]深井巷道掘進(jìn)圍巖演化特征模擬與擾動應(yīng)力場分析[J]. 周輝,渠成堃,王竹春,張傳慶,胡善超,沈崢,楊凡杰.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(08)
[6]“深部巖體力學(xué)與開采理論”研究構(gòu)想與預(yù)期成果展望[J]. 謝和平.  工程科學(xué)與技術(shù). 2017(02)
[7]沙吉海煤礦弱膠結(jié)膨脹性軟巖巷道大變形控制對策[J]. 郝育喜,王炯,袁越,王曉雷,朱國龍,何滿潮.  采礦與安全工程學(xué)報. 2016(04)
[8]考慮卸荷應(yīng)力路徑的深部采空區(qū)失穩(wěn)局部能量釋放判別準(zhǔn)則[J]. 付建新,宋衛(wèi)東,譚玉葉.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(02)
[9]深部巖體力學(xué)研究與探索[J]. 謝和平,高峰,鞠楊.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2015(11)
[10]大梁隧道軟巖大變形及其支護(hù)方案研究[J]. 戴永浩,陳衛(wèi)忠,田洪銘,楊建平,孟祥軍,鄧小林.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2015(S2)

博士論文
[1]煤礦深部砂巖卸荷特性及巖爆預(yù)測方法研究[D]. 徐婕.武漢大學(xué) 2016
[2]巖石變形破壞過程中的能量演化機(jī)制[D]. 張志鎮(zhèn).中國礦業(yè)大學(xué) 2013
[3]高應(yīng)力軟巖隧道施工過程力學(xué)效應(yīng)規(guī)律及圍巖控制研究[D]. 張結(jié)紅.長安大學(xué) 2012
[4]大型地下洞室開挖圍巖卸荷變形機(jī)理及其穩(wěn)定性研究[D]. 黃達(dá).成都理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]深埋圓截面隧道彈—粘—塑—脆性應(yīng)力—位移及任意截面隧道塑性區(qū)的解析計算[D]. 魏昂.北京交通大學(xué) 2014



本文編號：3689517