發(fā)布時(shí)間：2020-10-16 07:23

　　 深埋的地下硐室(隧道和巷道)峰后變形破壞一直以來都是一個(gè)重要的研究課題,所表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜,地下硐室(隧道和巷道)開挖后,圍巖的應(yīng)力狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變,由三向受力轉(zhuǎn)變成二向受力,圍巖變形特征明顯,且圍巖變形會(huì)從脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)化成塑性狀態(tài),圍巖的軟化、剪脹擴(kuò)容現(xiàn)象突出,而且在深埋的地下硐室中,高應(yīng)力場、高地應(yīng)力場使得圍巖開挖后就處于峰值強(qiáng)度狀態(tài),其破壞程度大,從某種意義上說,圍巖的變形其實(shí)就是圍巖經(jīng)過峰值強(qiáng)度后的一個(gè)復(fù)雜的變形過程,盡管現(xiàn)階段有許多關(guān)于圍巖峰后變形的成果借鑒,但是針對(duì)硐室開挖后圍巖的變形破壞機(jī)制尚還存在諸多疑點(diǎn),諸如圍巖變形后圍巖本身力學(xué)性質(zhì)的變化,圍巖力學(xué)性質(zhì)的變化對(duì)圍巖應(yīng)力、變形和穩(wěn)定的影響等�；诖�,本文在前人研究的基礎(chǔ)之上,借鑒他人的試驗(yàn)成果并總結(jié)歸納,針對(duì)地下硐室峰后的變形破壞特征,考慮到巖土體受開挖影響的變形情況,圍巖不同的地質(zhì)條件和巖體塑性的復(fù)雜特性,對(duì)地下硐室(隧道和巷道)進(jìn)行合理分區(qū),并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)三軸試驗(yàn)的數(shù)據(jù)所得的全應(yīng)力應(yīng)變曲線,引入軟化模量的概念及確定方法,通過硐室圍巖峰后軟化階段的“5點(diǎn)”模型進(jìn)一步探討軟化模量、黏聚力、內(nèi)摩擦角的變化,并利用Matlab最小誤差擬合得到這三者之間的關(guān)系。再者,圍繞硐室圍巖變形的特征,考慮巖體的擴(kuò)容剪脹特性,針對(duì)不同的塑性條件,采用非關(guān)聯(lián)的流動(dòng)準(zhǔn)則對(duì)地下硐室圍巖的彈塑性進(jìn)行討論,并結(jié)合實(shí)際的工程算例進(jìn)行分析,得出圍巖切向應(yīng)力會(huì)隨著軟化模量的增大而減小,徑向應(yīng)力會(huì)隨著軟化模量的增大而增大。軟化模量的增大會(huì)導(dǎo)致殘余強(qiáng)度區(qū)和塑性軟化區(qū)的半徑都會(huì)有不同程度的增大。通過分析巖體的剪脹對(duì)圍巖位移的影響,并針對(duì)不同的塑性準(zhǔn)則條件進(jìn)行對(duì)比,得出Hoek-Brown準(zhǔn)則解優(yōu)于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則解。這為系統(tǒng)全面地研究地下硐室變形破壞特征及實(shí)際的支護(hù)技術(shù)提供理論依據(jù)和參考;因此,本文的研究具有重要的工程意義和科學(xué)價(jià)值。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU457
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 問題的提出及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 硐室圍巖峰后變形破壞及穩(wěn)定性研究概述
        1.2.2 硐室圍巖彈塑性力學(xué)方法研究概述
    1.3 存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問題
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 擬解決的關(guān)鍵問題
    1.5 擬采取的技術(shù)措施和辦法、技術(shù)路線
        1.5.1 擬采取的技術(shù)措施和辦法
        1.5.2 技術(shù)路線
    1.6 本章小結(jié)
2 巖石峰后的變形破壞及應(yīng)變軟化力學(xué)分析
    2.1 巖石的變形破壞性質(zhì)
        2.1.1 概述
        2.1.2 巖石的實(shí)驗(yàn)室三軸試驗(yàn)全過程分析
    2.2 圍巖峰后軟化階段力學(xué)性質(zhì)的分析
        2.2.1 峰后軟化階段應(yīng)力衰減現(xiàn)象的影響因素
        2.2.2 峰后軟化力學(xué)模型
    2.3 峰后軟化參數(shù)的確定
        2.3.1 軟化模量η的確定
        2.3.2 黏聚力C和內(nèi)摩擦角?的確定
    2.4 本章小結(jié)
3 基于巖石三軸壓縮試驗(yàn)峰后軟化參數(shù)規(guī)律分析
    3.1 黏聚力、內(nèi)摩擦角與圍壓的關(guān)系
        3.1.1 引用三軸壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)的歸納總結(jié)
        3.1.2 內(nèi)摩擦角和黏聚力隨圍壓變化趨勢分析
        3.1.3 基于內(nèi)摩擦角與黏聚力變化趨勢的理論彈塑性分析
    3.2 黏聚力、內(nèi)摩擦角與軟化模量的關(guān)系
        3.2.1 巖體剪脹特性對(duì)軟化階段力學(xué)參數(shù)的影響
        3.2.2 軟化階段圍巖力學(xué)參數(shù)擬合的成果分析
    3.3 本章小結(jié)
4 硐室圍巖理論彈塑性分析
    4.1 計(jì)算模型
    4.2 Mohr-Coulomb準(zhǔn)則下的圍巖彈塑性
        4.2.1 彈性區(qū)的應(yīng)力和位移
        4.2.2 塑性軟化區(qū)的應(yīng)力和位移
        4.2.3 殘余強(qiáng)度區(qū)應(yīng)力場和位移場
        4.2.4 塑性軟化區(qū)與殘余強(qiáng)度區(qū)范圍
    4.3 Hoek-Brown準(zhǔn)則下的圍巖彈塑性
        4.3.1 Hoek-Brown準(zhǔn)則簡介
        4.3.2 彈性區(qū)的應(yīng)力和位移
        4.3.3 塑性軟化區(qū)的應(yīng)力場和位移場
        4.3.4 殘余強(qiáng)度區(qū)應(yīng)力和位移
        4.3.5 塑性軟化區(qū)與殘余強(qiáng)度區(qū)范圍
    4.4 本章小結(jié)
5 應(yīng)用舉例
    5.1 塑性軟化區(qū)的應(yīng)力分析
    5.2 剪脹對(duì)圍巖位移的影響
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介及讀研期間科研成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2842954