【摘要】：隨著地下工程開挖的發(fā)展，地下巷道工程的埋深不斷加大。巷道開挖后，其圍巖由原來的三向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槎驊?yīng)力狀態(tài)甚至單向應(yīng)力狀態(tài)，造成圍巖的破壞，此時圍巖大多情況下處于峰值強度之后，但是此時的巖體仍具有很高的支護強度。研究這部分巖體有助于對地下工程進行支護工作，一定程度上減少巷道的支護支出和支護強度，從而提高經(jīng)濟效益。 本文在前人的基礎(chǔ)上，提出了巖石峰后的應(yīng)力應(yīng)變曲線的新模型。從強度參數(shù)的演化規(guī)律出發(fā)，確定應(yīng)變軟化參數(shù)和強度準則，然后根據(jù)強度參數(shù)的演化規(guī)律，確定強度參數(shù)與應(yīng)變軟化參數(shù)之間的聯(lián)系，從而得到巖石峰后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。運用摩爾-庫侖強度準則，用軸向塑性主應(yīng)變p1作為應(yīng)變軟化參數(shù)，將其表示成黏聚力c和內(nèi)摩擦角的函數(shù)，最后再轉(zhuǎn)化成軸向主應(yīng)變的函數(shù)，從而給出應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系和巖石峰后的變形模量的表達式。 運用上述方法得到的巖石峰后曲線與實驗得到數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果表明，兩者的變化趨勢基本一致，有很好的擬合度，而且隨著三軸試驗圍壓的增大，巖石峰后應(yīng)力-應(yīng)變曲線逐漸趨向于平緩。 接著運用FLAC3D軟件模擬巖石試樣假三軸壓縮試驗，，觀察模型的塑性狀態(tài)，隨著模型軸向不斷的壓縮，巖石試樣模型的側(cè)面經(jīng)過一段時間的彈性狀態(tài)后，開始出現(xiàn)塑性區(qū)，并且之后塑性區(qū)不斷增大，直至試件沿著側(cè)面傾斜方向形成兩條交叉的破裂帶，至此巖石具有了殘余強度。 將本文新建的本構(gòu)模型與常規(guī)摩爾-庫倫模型運用到地下巷道的全斷面開挖中，對比這兩種模型的開挖過程，巷道開挖完成后，豎直方向的塑性區(qū)域比水平方向的小。相對于摩爾-庫倫模型，本文所建立的模型在進行FLAC3D模擬時出現(xiàn)的塑性區(qū)的面積較大，且新建模型的巷道拱頂沉降和水平收斂的位移值比普通模型大。但整個巷道開挖完成后，普通模型和新建模型的巷道拱頂沉降和水平收斂的變化趨勢趨于一致。
【圖文】：

圖 2.1 巖石三軸壓縮實驗全應(yīng)力-應(yīng)變曲線E．Hoek 和 E．T．Brown 在 1997 年通過理論與實驗研究，提出了估算巖石值強度之后的巖石力學(xué)行為曲線的方法，如下圖 2.2[10]所示，用文字可以表述，可分為三點，具體如下：（1）在沒有圍壓或圍壓非常小時，巖石受外壓力作用達到峰值強度后即刻發(fā)脆性破壞，應(yīng)力突降到一個較低的穩(wěn)定的值。（2）在圍壓為由巖石試樣的單軸抗壓試驗所確定的單軸抗壓強度時，單軸抗強度為p ，巖石達到峰值強度后，巖石試樣可以被認為是一個塑性體。（3）在圍壓介于上述兩個壓力之間時，巖石峰后本構(gòu)曲線可視為一條傾斜的線，此時可以認為其斜率為變形模量E 的大小。

圖 2.1 巖石三軸壓縮實驗全應(yīng)力-應(yīng)變曲線 E．T．Brown 在 1997 年通過理論與實驗研究，提出了石力學(xué)行為曲線的方法，如下圖 2.2[10]所示，用文字可以如下：有圍壓或圍壓非常小時，巖石受外壓力作用達到峰值強度突降到一個較低的穩(wěn)定的值。壓為由巖石試樣的單軸抗壓試驗所確定的單軸抗壓強度時達到峰值強度后，巖石試樣可以被認為是一個塑性體。壓介于上述兩個壓力之間時，巖石峰后本構(gòu)曲線可視為一為其斜率為變形模量E 的大小。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD313

【參考文獻】

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本文編號：2541048