【摘要】：隨著我國西南部地區(qū)對地下洞室群的大量開發(fā)應(yīng)用,在工程開展過程中,頻發(fā)一個工程現(xiàn)象：地下洞室高邊墻巖石劈裂,此種現(xiàn)象對我國地下洞室的安全性造成嚴(yán)重威脅。對巖石的脆性劈裂已有不少學(xué)者涉入,但關(guān)于圍巖劈裂的時效性研究,卻少有學(xué)者關(guān)心。本文以此作為研究課題,通過常規(guī)試驗與能量方法相結(jié)合,實施數(shù)值模擬的手段,深入研究并闡述了圍巖劈裂的時效性演化機制,并從中得出諸多有意義的研究結(jié)論。本文通過對巖石進(jìn)行單軸壓縮試驗,確定了巖石的力學(xué)參數(shù),并分析其強度特性,為我們開展下一步研究提供了便利。通過實驗獲得巖石應(yīng)力-應(yīng)變曲線,分析巖石劈裂時出現(xiàn)的幾個代表性階段：密實階段、裂紋穩(wěn)定發(fā)展階段、裂紋不穩(wěn)定發(fā)展階段、失穩(wěn)破裂等。本文研究假定是：巖石體受力僅為單軸壓縮,忽略側(cè)向應(yīng)力的影響。文中詳盡分析了缺陷巖石的力學(xué)特性,詳盡闡述缺陷區(qū)巖石發(fā)生應(yīng)力集中時應(yīng)力分配原理,并在研究過程中將直線滑移型裂紋作具體研究對象,建立了時效性劈裂判據(jù),以此來分析、判斷巖石劈裂。本文結(jié)合熱力學(xué)原理、能量耗散原理、損傷斷裂力學(xué)、能量守恒定律等理論,運用直線滑移型裂紋進(jìn)行分析,得出劈裂形成的基本原理。由于運用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法不能準(zhǔn)確反映巖石劈裂狀態(tài),所以在計算應(yīng)變過程中,將巖石理想化分成兩部分分布計算：一用胡克定律計算純彈性體彈性應(yīng)變；二在計算缺陷體出現(xiàn)的張開應(yīng)變時,利用卡氏定律,結(jié)合能量學(xué)原理,推導(dǎo)出應(yīng)變公式進(jìn)行求解。基于本文提出的能量耗散原理計算圍巖側(cè)向張開應(yīng)變方法,運用數(shù)值模擬軟件系統(tǒng)RFPA進(jìn)行模擬,運用公式計算結(jié)果與模擬結(jié)果基本吻合,對比結(jié)果驗證了理論的正確性。運用此方法對圍巖的時效性劈裂計算,為大型地下洞室的工程施工、設(shè)計、優(yōu)化提供了可靠依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。
【圖文】：

十二五”規(guī)劃的成功制定，國務(wù)院發(fā)布了邋１號文件提出“把水利作為國家基優(yōu)先領(lǐng)域”基本思路，在今后十年內(nèi)國家將投資４萬億用于水利工程建設(shè)。在中國近年來如火如荼，在保障我國能源供應(yīng)以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展大的作用，已經(jīng)成為我國能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略方針和措施。逡逑國水利水電工程的大型地下洞室群工程主要分布于西南高山峽谷地區(qū)，隨戰(zhàn)略的逐漸實施，許多大型水電工程建設(shè)規(guī)模大，工程區(qū)域高應(yīng)力問題建設(shè)的重要制約因素。例如，在建的錦屏一級和二級水電站地下洞室群處，最大主應(yīng)力值分別為３８ＭＰａ和４２ＭＰａ，拉西瓦和官地水電站地下廠房地２２－２９ＭＰａ和２５－３５ＭＰａ。而這些地下工程具有一個典型的結(jié)構(gòu)特征即高邊屏一級和二級主廠房邊墻分別高６９米和７２米）。在這些特殊條件下產(chǎn)生程現(xiàn)象：洞室高邊墻圍巖深部頻繁出現(xiàn)近乎平行于高邊墻的陸傾角脆性R�，而且随着开椭I瓿苫褂諧中踴斃源蟊湫蝸窒蠓⑸�，这熏F(xiàn)賾跋旃ば浴＃校蒎義

本文編號：2555239