深埋隧道動力擾動誘發(fā)巖爆分析及程序?qū)嵤?/H1>
發(fā)布時間：2020-07-31 20:51
【摘要】：深埋隧道在開挖過程中受到不同形式的擾動,例如地震、機械振動、爆破等,這些都會破壞圍巖的穩(wěn)定性,導致巖爆現(xiàn)象的發(fā)生,巖爆是深埋地下工程在開挖過程中常見的破壞現(xiàn)象。由于有地應(yīng)力的存在,圍巖在受到擾動時,會引起動態(tài)彈射性破裂,造成嚴重災(zāi)難。因此,深埋特長隧道施工中的巖爆預測、現(xiàn)場地應(yīng)力分析及巖爆防治成為目前亟待解決的難題。本文基于巖爆判據(jù)與雙T~2屈服準則的相關(guān)理論,以數(shù)值模擬的手段對不同形式動力擾動下深埋隧道的巖爆預測及相關(guān)屈服準則的二次開發(fā)進行綜合分析,主要研究內(nèi)容如下:(1)基于動力擾動理論,利用ABAQUS有限元軟件建立隧道數(shù)值模型,分析研究不同形式的動力擾動、不同側(cè)壓力系數(shù)、及襯砌厚度對圍巖穩(wěn)定性的影響,并對動力擾動過程中圍巖應(yīng)力的變化規(guī)律,以及圍巖塑性區(qū)進行分析,得到了周期相同、幅值相同時,梯形波形式作用下圍巖塑性破壞最嚴重。(2)根據(jù)陶振宇巖爆判據(jù),對比不同形式動力擾動對巖爆誘發(fā)的影響,分析了動力擾動作用下巖爆響應(yīng)程度以及規(guī)律,總結(jié)了誘發(fā)不同等級巖爆的臨界作用時長,以及所產(chǎn)生的最大主應(yīng)力。(3)基于雙T~2屈服準則編寫了彈塑性UMAT子程序,通過與ABAQUS中的Mises屈服準則計算結(jié)果進行對比,同時對雙T~2屈服準則中的參數(shù)λ進行了分析。(4)在雙T~2屈服準則基礎(chǔ)上引入廣義雙t~2強度理論編寫UMAT子程序,進行了數(shù)值解與與解析解的對比分析,驗證了廣義雙t~2強度理論的UMAT子程序的正確性,并討論了參數(shù)K_0的影響規(guī)律。(5)利用雙T~2強度理論子程序,對沙灣千枚巖隧道進行了巖爆預測,結(jié)合二郎山巖爆判據(jù)與陶振宇巖爆判據(jù)判定洞周荷載誘發(fā)巖爆的等級,結(jié)果表明了用雙T~2強度理論進行巖爆等級判定是可行的。本文的研究成果,對類似隧道工程的施工存在一定的指導意義,在數(shù)值計算過程中可通過參數(shù)λ的改變得到不同的屈服準則,針對不同的工程材料進行不同屈服準則的選擇,提高數(shù)值模擬的適應(yīng)性。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U456.3
【圖文】：
第 1 章 緒論主應(yīng)力的大小。（3）采用增量法對修正鄧肯E B模型進行二次開發(fā)，采用單軸壓縮、單軸拉伸、純剪的受力形式對單個單元體進行受力分析，選取實際工程材料參數(shù)模擬，與鄧肯E 模型數(shù)值模擬結(jié)果進行對比，驗證其正確性并討論優(yōu)劣。（4）對雙2T 屈服準則進行子程序二次開發(fā)，通過單個單元體和多單元體的多種受力模型，與相應(yīng)的 Mises 屈服準則模擬結(jié)果的應(yīng)力以及塑性區(qū)對比，從而驗證子程序的正確性。并通過改變 的數(shù)值得到不同的屈服準則，討論分析參數(shù)改變的影響。（5）在雙2T 屈服準則的基礎(chǔ)上引入廣義雙2 強度理論與沈陽某擋土墻進行對比，討論系數(shù)0K 的影響，結(jié)合沙灣隧道工程進行實際工程巖爆預測，并與隧道工程報告書中巖爆預測結(jié)果進行對比。1.4.2 技術(shù)路線圍繞本文研究目的意義，為實現(xiàn)以上研究內(nèi)容，制定技術(shù)路線圖如圖 1.1 所示。
、深度 100m 的三維隧道模型，施加隧洞高為 12m，寬為 19m。計算區(qū)域域進行細化，從而達到計算效率最優(yōu)式如圖 2.1，梯形波形式如圖 2.2 以Pa 和 50MPa 及 3 種時間周期 0.01s擬軟件中的Dynamic，Implicit模塊功度，選擇一個開挖周期挖進 4m，共該步對應(yīng)襯砌支護，并在每步的開挖組合下圍巖塑性區(qū)的分布形式進行比
圖 2.2 折線波單周期加載曲線Fig. 2.2 Single cycle curve of broken line圖 2.3 梯形波單周期加載曲線Fig. 2.3 Single cycle curve of trapezoid wave 【參考文獻】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 謝和平;高峰;鞠楊;;深部巖體力學研究與探索[J];巖石力學與工程學報;2015年11期
2 杜衛(wèi)東;;煤礦巖爆事故防治技術(shù)與管理[J];能源技術(shù)與管理;2015年04期
3 耿萍;何悅;何川;權(quán)乾龍;晏啟祥;;穿越斷層破碎帶隧道合理抗震設(shè)防長度研究[J];巖石力學與工程學報;2014年02期
4 蔡美峰;冀東;郭奇峰;;基于地應(yīng)力現(xiàn)場實測與開采擾動能量積聚理論的巖爆預測研究[J];巖石力學與工程學報;2013年10期
5 馮夏庭;張傳慶;陳炳瑞;豐光亮;趙周能;明華軍;肖亞勛;段淑倩;周輝;;巖爆孕育過程的動態(tài)調(diào)控[J];巖石力學與工程學報;2012年10期
6 馮夏庭;陳炳瑞;明華軍;吳世勇;肖亞勛;豐光亮;周輝;邱士利;;深埋隧洞巖爆孕育規(guī)律與機制:即時型巖爆[J];巖石力學與工程學報;2012年03期
7 關(guān)天定;崔杰;李亞東;;基于MSC.Marc二次開發(fā)的土體等價非線性粘彈性模型[J];土工基礎(chǔ);2011年06期
8 肖海波;;高地應(yīng)力下TBM組裝洞特大洞室開挖方法研究[J];鐵道標準設(shè)計;2011年09期
9 李正;李忠獻;;一種修正的混凝土彈性損傷本構(gòu)模型及其應(yīng)用[J];工程力學;2011年08期
10 司海寶;蔡正銀;;基于ABAQUS建立土體本構(gòu)模型庫的研究[J];巖土力學;2011年02期
相關(guān)博士學位論文 前4條
1 李永松;復雜條件下巖體應(yīng)力綜合分析及巖爆控制研究[D];中國地質(zhì)大學;2015年
2 姚成林;深埋長隧洞巖爆災(zāi)害機理及判據(jù)研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2014年
3 唐禮忠;深井礦山地震活動與巖爆監(jiān)測及預測研究[D];中南大學;2008年
4 嚴祖文;基于ANSYS二次開發(fā)的樁土相互作用的三維非線性有限元分析[D];天津大學;2007年
相關(guān)碩士學位論文 前1條
1 程向陽;大相嶺深埋隧道圍巖穩(wěn)定性及巖爆段快速施工研究[D];西南交通大學;2010年
本文編號：2776995
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/2776995.html
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U456.3
【圖文】：
第 1 章 緒論主應(yīng)力的大小。（3）采用增量法對修正鄧肯E B模型進行二次開發(fā)，采用單軸壓縮、單軸拉伸、純剪的受力形式對單個單元體進行受力分析，選取實際工程材料參數(shù)模擬，與鄧肯E 模型數(shù)值模擬結(jié)果進行對比，驗證其正確性并討論優(yōu)劣。（4）對雙2T 屈服準則進行子程序二次開發(fā)，通過單個單元體和多單元體的多種受力模型，與相應(yīng)的 Mises 屈服準則模擬結(jié)果的應(yīng)力以及塑性區(qū)對比，從而驗證子程序的正確性。并通過改變 的數(shù)值得到不同的屈服準則，討論分析參數(shù)改變的影響。（5）在雙2T 屈服準則的基礎(chǔ)上引入廣義雙2 強度理論與沈陽某擋土墻進行對比，討論系數(shù)0K 的影響，結(jié)合沙灣隧道工程進行實際工程巖爆預測，并與隧道工程報告書中巖爆預測結(jié)果進行對比。1.4.2 技術(shù)路線圍繞本文研究目的意義，為實現(xiàn)以上研究內(nèi)容，制定技術(shù)路線圖如圖 1.1 所示。
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圖 2.2 折線波單周期加載曲線Fig. 2.2 Single cycle curve of broken line圖 2.3 梯形波單周期加載曲線Fig. 2.3 Single cycle curve of trapezoid wave
【參考文獻】
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1 謝和平;高峰;鞠楊;;深部巖體力學研究與探索[J];巖石力學與工程學報;2015年11期
2 杜衛(wèi)東;;煤礦巖爆事故防治技術(shù)與管理[J];能源技術(shù)與管理;2015年04期
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本文編號：2776995
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