千枚巖地層具有顯著的強(qiáng)度各向異性和變形各向異性特征,對(duì)千枚巖隧道的施工力學(xué)特性具有重要影響。目前工程中采用的設(shè)計(jì)及施工方法普遍基于各向同性理論,忽視了地層各向異性對(duì)隧道開挖力學(xué)行為的影響。本文以高地應(yīng)力陡傾千枚巖隧道實(shí)際工程為研究背景,采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等技術(shù)手段,運(yùn)用了理論推導(dǎo)、本構(gòu)模型開發(fā)、災(zāi)害調(diào)查和數(shù)值模擬等方法,對(duì)千枚巖地層隧道的力學(xué)行為開展了深入的研究。本文所開展的主要研究工作及成果有:(1)綠泥千枚巖的主要礦物成分有石英、綠泥石和伊利石等,千枚巖微觀上具有“薄片狀”結(jié)構(gòu),通過(guò)各向同性礦物薄片疊合的方式形成千枚巖,使千枚巖宏觀上具有橫觀各向同性力學(xué)性質(zhì);(2)對(duì)能夠同時(shí)考慮層狀巖體強(qiáng)度各向異性和變形各向異性的增量彈塑性本構(gòu)模型(橫觀各向同性彈塑性遍布節(jié)理模型)進(jìn)行了理論完善、二次開發(fā)和數(shù)值驗(yàn)證,結(jié)果顯示該本構(gòu)模型能夠較好的描述千枚巖的強(qiáng)度各向異性和變形各向異性特征;(3)討論了單弱結(jié)構(gòu)面理論對(duì)層狀巖體強(qiáng)度各向異性描述的有效性,推導(dǎo)了橫觀各向同性材料空間彈性模量曲面及彈性變形各向異性曲線理論公式,并說(shuō)明了層狀巖體的彈性變形各向異性曲...

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)說(shuō)明
第1章 緒論
    1.1 選題背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 層狀巖石各向異性力學(xué)性質(zhì)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 層狀巖體力學(xué)本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀
        1.2.3 層狀巖體隧道力學(xué)問(wèn)題研究現(xiàn)狀
    1.3 依托工程概況
        1.3.1 隧址區(qū)地質(zhì)情況
        1.3.2 初始地應(yīng)力分布
        1.3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第2章 千枚巖各向異性本構(gòu)模型開發(fā)
    2.1 千枚巖微觀結(jié)構(gòu)及宏觀力學(xué)特性
    2.2 橫觀各向同性彈塑性遍布節(jié)理模型開發(fā)
        2.2.1 本構(gòu)模型原理
        2.2.2 強(qiáng)度準(zhǔn)則
        2.2.3 塑性流動(dòng)法則與應(yīng)力校正方程
        2.2.4 本構(gòu)模型二次開發(fā)
    2.3 層狀巖體各向異性評(píng)價(jià)方法
        2.3.1 強(qiáng)度各向異性評(píng)價(jià)
        2.3.2 彈性各向異性評(píng)價(jià)
    2.4 千枚巖各向異性數(shù)值試驗(yàn)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 陡傾千枚巖隧道災(zāi)變機(jī)理及本構(gòu)模型有效性驗(yàn)證
    3.1 陡傾千枚巖隧道災(zāi)變現(xiàn)象
    3.2 隧道模型建立及物理力學(xué)參數(shù)
    3.3 隧道計(jì)算結(jié)果及災(zāi)變機(jī)理分析
        3.3.1 圍巖破壞模式分析
        3.3.2 圍巖最大主壓應(yīng)力及應(yīng)力集中系數(shù)
        3.3.3 圍巖位移模式分析
        3.3.4 陡傾千枚巖隧道災(zāi)變機(jī)理分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 千枚巖地層無(wú)支護(hù)圓形隧道力學(xué)行為規(guī)律
    4.1 極限側(cè)壓力系數(shù)方程及工況擬定
    4.2 圍巖破壞模式
    4.3 洞周圍巖壓應(yīng)力集中特征
    4.4 洞周圍巖位移模式
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加科研情況
    一、發(fā)表論文
    二、參加科研情況



本文編號(hào)：3831734