【摘要】：隨著經(jīng)濟和社會不斷發(fā)展,我國地下工程建設(shè)日新月異,地鐵隧道、深部礦山等地下工程建設(shè)在全國迎來新的高峰期。這給巖體力學(xué)發(fā)展帶來空前的機遇,也給巖土工程工作者帶來了更加嚴峻的挑戰(zhàn)。如何準確獲得巖體力學(xué)參數(shù)便是其中一個十分棘手的問題。本文針對巖土工程中的Hoek-Brown (H-B)強度準則,結(jié)合其表達形式及準則巖體參數(shù)現(xiàn)有的選取方法,提出兩種新的H-B準則參數(shù)的確定方法。主要研究內(nèi)容如下:(1)基于H-B強度準則,利用微震監(jiān)測資料確定巖體的力學(xué)參數(shù),提出基于微震監(jiān)測的GSI取值方法,該法可以較好地獲取復(fù)雜條件下的巖體力學(xué)參數(shù)。此外,借助FLAC軟件自帶的FISH語言開發(fā)平臺,開發(fā)出等效Mohr-Coulomb(M-C)計算模型,為復(fù)雜問題的分析提供了數(shù)值依據(jù),并用于分析塔山特厚煤層8103工作面的圍巖應(yīng)力場及采空區(qū)上覆巖層移動規(guī)律,取得了理想效果。(2)采用正交設(shè)計敏感性分析方法討論H-B準則4個參數(shù)的敏感性,分析結(jié)果表明,敏感性排序依次為:地質(zhì)強度指標(biāo)GSI,擾動系數(shù)D,單軸抗壓強度σci,完整巖石材料參數(shù)mi。其中,GSI對隧道周邊位移值有高度顯著影響,D對隧道周邊位移有顯著影響,mi、σci對隧道周邊位移值影響很小,不顯著。(3)結(jié)合敏感性分析結(jié)果及H-B準則的圓形硐室圍巖位移表達式,借助數(shù)值模擬計算和回歸性分析建立了基于H-B準則的位移非線性回歸模型,并結(jié)合差分進化算法制定合理的優(yōu)化反分析方法及步驟,該方法克服了智能優(yōu)化算法運行過程中反復(fù)調(diào)用FLAC3D軟件造成的運算時間過長等問題。(4)結(jié)合青島地鐵一期工程3號線監(jiān)測資料,借助均勻設(shè)計及FLAC3D軟件確定該工程的基于H-B準則的位移非線性回歸模型系數(shù),并驗證了該回歸模型符合精度要求,進而采用本文建立的位移反分析方法對該地區(qū)10個工況進行巖體參數(shù)反演研究,取得了良好的效果。結(jié)合青島地鐵項目聲波測試數(shù)據(jù),擬合GSI與巖體縱波波速Vp的關(guān)系式,并驗證了關(guān)系式的合理性。
[Abstract]:With the continuous development of economy and society, the construction of underground engineering in our country is changing with each passing day. The construction of underground engineering, such as subway tunnel, deep mine and so on, has ushered in a new peak period in the country. In this paper, two new methods for determining the parameters of H-B criterion are proposed based on the strength criterion of Hook-Brown (H-B) in geotechnical engineering and the existing methods for selecting the parameters of the criterion rock mass. In addition, the equivalent Mohr-Coulomb (M-C) calculation model is developed by using the FISH language development platform of FLAC software, which provides a numerical basis for the analysis of complex problems and is used to analyze the 8103 thick coal seam in Tashan. The stress field of surrounding rock in working face and the movement law of overlying strata in goaf have achieved ideal results. (2) The sensitivity of four parameters of H-B criterion is discussed by using the sensitivity analysis method of orthogonal design. The results show that the order of sensitivity is GSI, disturbance coefficient D, uniaxial compressive strength_ci and complete rock material parameter mi. GSI has a highly significant effect on the surrounding displacement of the tunnel, D has a significant effect on the surrounding displacement of the tunnel, mi, _ci has little effect on the surrounding displacement of the tunnel, not significant. (3) Based on the sensitivity analysis results and H-B criterion, the displacement expression of the surrounding rock of the circular chamber is established by numerical simulation and regression analysis. Nonlinear regression model and differential evolution algorithm are combined to formulate a reasonable back analysis method and steps for optimization. This method overcomes the problem of too long operation time caused by repeated invocation of FLAC3D software during the operation of intelligent optimization algorithm. (4) Combined with the monitoring data of Qingdao Metro Line 3, uniform design and FLAC3D software are used to determine the optimal back analysis method. The nonlinear regression model coefficients of displacement based on H-B criterion are verified to meet the accuracy requirements, and then the back analysis method of displacement established in this paper is used to inverse the rock mass parameters under 10 working conditions in this area, and good results are obtained. The relation between longitudinal wave velocity Vp and the rationality of the formula are verified.
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU45

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本文編號：2232505