本文關(guān)鍵詞：深部巷道圍巖分區(qū)破裂數(shù)值模擬研究

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【摘要】：近年來(lái),隨著地下工程的持續(xù)發(fā)展和深部地下巖體力學(xué)特性研究的不斷深化,在深部地下工程中巖石特有的破壞現(xiàn)象日益被世界各地的學(xué)者和專家重視。在高地應(yīng)力、高溫度、大擾動(dòng)的復(fù)雜環(huán)境下,深部巖體的破壞顯現(xiàn)出一系列與淺部巖體破壞截然不同的形式,如巖石的分區(qū)破壞等現(xiàn)象。基于巖石細(xì)觀構(gòu)造的復(fù)雜性,這些現(xiàn)象目前難以進(jìn)行定量描述。本文結(jié)合多位學(xué)者在深部巖體分區(qū)破裂化現(xiàn)象上的研究成果,在已有的研究基礎(chǔ)上,使用FLAC~(3D)數(shù)值模擬軟件中的FISH語(yǔ)言結(jié)合C++語(yǔ)言開發(fā)程序,對(duì)巖石的分區(qū)破裂化現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬。本文的研究工作和相關(guān)結(jié)果如下:(1)基于最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則和應(yīng)變能密度理論,使用C++和FISH語(yǔ)言對(duì)巖石分區(qū)破裂化現(xiàn)象的模擬程序進(jìn)行開發(fā),較好地完成了分區(qū)破裂化現(xiàn)象在數(shù)值模擬軟件中的實(shí)現(xiàn)。(2)通過(guò)計(jì)算程序,結(jié)合他人的現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)馬蹄形、圓形、城門洞形巷道圍巖的破壞形態(tài)進(jìn)行了模擬計(jì)算,得到的破裂區(qū)和非破裂區(qū)的寬度和數(shù)量與現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)成果有較好的一致性,并驗(yàn)證了分區(qū)破壞的范圍與洞形及硐室尺寸之間的相關(guān)性。(3)分析了包含初始加載方式、圍巖卸荷速率、巖石剪脹角的因素對(duì)于分區(qū)破裂化的影響。證明了初始最大主應(yīng)力平行于巷道軸向,使圍巖在徑向產(chǎn)生拉應(yīng)變是分區(qū)破裂化現(xiàn)象產(chǎn)生的重要條件,并直觀得到破裂帶數(shù)目和位置與圍巖卸荷速率之間的相關(guān)性,且?guī)r石的剪脹角對(duì)于分區(qū)破裂化現(xiàn)象除破裂區(qū)的延展性外無(wú)明顯影響。
【關(guān)鍵詞】：深部硐室分區(qū)破裂 FLAC~(3D)數(shù)值模擬 應(yīng)變能密度理論 剪脹角 卸荷速率
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 研究的目的和意義11-13
• 1.2 分區(qū)破裂化現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)13-20
• 1.2.1 國(guó)外該領(lǐng)域的一些研究和進(jìn)展13-17
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展17-19
• 1.2.3 基于數(shù)值模擬的分區(qū)破裂研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線20-22
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容20
• 1.3.2 技術(shù)路線20-22
• 第2章 數(shù)值實(shí)驗(yàn)基本原理及計(jì)算方案22-32
• 2.1 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究背景22-23
• 2.2 彈性損傷本構(gòu)方程23-24
• 2.3 巖體破裂的能量耗散理論24-29
• 2.3.1 巖體破裂與能量耗散24-26
• 2.3.2 應(yīng)變能密度理論26-29
• 2.4 FLAC~(3D)程序介紹29
• 2.5 分區(qū)破裂在FLAC~(3D)中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程29-32
• 第3章 不同洞形圍巖破裂現(xiàn)象探討32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 馬蹄形巷道圍巖破裂模式研究32-38
• 3.2.1 模型現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)工況與結(jié)果32-34
• 3.2.2 數(shù)值模擬計(jì)算34-38
• 3.3 圓形巷道圍巖破裂模式研究38-42
• 3.3.1 模型試驗(yàn)工況與結(jié)果38-39
• 3.3.2 數(shù)值模擬計(jì)算39-42
• 3.4 城門洞形巷道圍巖破裂模式研究42-46
• 3.4.1 模型試驗(yàn)工況與結(jié)果42-44
• 3.4.2 數(shù)值模擬計(jì)算44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 深部圍巖分區(qū)破裂影響因素研究47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 不同加載方式對(duì)分區(qū)破裂化模擬的影響47-49
• 4.2.1 數(shù)值模擬計(jì)算48
• 4.2.2 模擬結(jié)果分析48-49
• 4.3 不同的卸荷速率對(duì)分區(qū)破裂化模擬的影響49-52
• 4.3.1 數(shù)值模擬計(jì)算49-50
• 4.3.2 模擬結(jié)果分析50-52
• 4.4 不同剪脹角對(duì)分區(qū)破裂化模擬的影響52-54
• 4.4.1 數(shù)值模擬計(jì)算52-54
• 4.4.2 模擬結(jié)果分析54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 結(jié)論與展望55-57
• 5.1 結(jié)論55
• 5.2 展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 致謝62

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