本文選題：巖石力學(xué)　切入點(diǎn)：脆性巖體　出處：《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》2014年05期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：對(duì)于錦屏二級(jí)引水隧洞,脆性巖體破裂損傷發(fā)展的時(shí)間效應(yīng)已從現(xiàn)場(chǎng)圍巖破壞情況及多種監(jiān)測(cè)儀器長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中得到反映,成為影響引水隧洞長(zhǎng)期穩(wěn)定性的控制因素。為系統(tǒng)研究這一問題,針對(duì)錦屏二級(jí)引水隧洞沿線所占比例最大的巖層之一——白山組大理巖,在論述巖體破裂擴(kuò)展時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)體現(xiàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行破裂時(shí)效室內(nèi)試驗(yàn),得到破裂時(shí)效擬合式和臨界驅(qū)動(dòng)應(yīng)力比;繼而采用CPM模型建立可以考慮脆 延 塑轉(zhuǎn)換特征的白山組大理巖數(shù)值試樣,標(biāo)定其微觀參數(shù),并進(jìn)行室內(nèi)破裂擴(kuò)展試驗(yàn)的PFC模擬;最后,首次對(duì)工程尺度的引水隧洞進(jìn)行破裂擴(kuò)展時(shí)效的PFC模擬,研究不同巖性、不同埋深下,在100 a運(yùn)行期內(nèi)引水隧洞圍巖的破裂情況。結(jié)果表明,室內(nèi)試驗(yàn)中破壞時(shí)間的增加和荷載的降低呈現(xiàn)出較明顯的指數(shù)非線性關(guān)系,且亞臨界裂紋開始擴(kuò)展,具有一個(gè)門檻值(定義為臨界驅(qū)動(dòng)應(yīng)力比),對(duì)于白山組大理巖此應(yīng)力比為0.492。采用CPM模型標(biāo)定的PFC短期細(xì)觀參數(shù)可較好反映錦屏白山組大理巖試樣的三軸壓縮應(yīng)力 應(yīng)變曲線及屈服破壞特征表現(xiàn)出的明顯圍壓相關(guān)性,低圍壓下裂紋數(shù)目隨圍壓增加明顯,高圍壓下增加速度減緩,且拉裂紋在高圍壓下數(shù)目不再隨圍壓增高而增加。數(shù)值試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)軸向應(yīng)變和裂紋數(shù)目發(fā)展均表現(xiàn)出明顯的蠕變?nèi)A段特征。隨著驅(qū)動(dòng)應(yīng)力比減少,由蠕變產(chǎn)生的應(yīng)變量值是增加的。侵蝕裂紋的發(fā)展也符合蠕變?nèi)A段特征,驅(qū)動(dòng)應(yīng)力比越小,侵蝕裂紋數(shù)目基本線性增加,但侵蝕裂紋發(fā)展速率呈指數(shù)減少。在開挖完成100 a后,II類大理巖巖體中引水隧洞的破裂區(qū)最大范圍為2.1~3.1 m,III類大理巖為3.3~4.5 m,引水隧洞的長(zhǎng)期穩(wěn)定性可以得到較好保障。
[Abstract]:For the second stage diversion tunnel in Jinping, the time effect of fracture damage development of brittle rock mass has been reflected from the damage situation of surrounding rock and long-term monitoring data of various monitoring instruments. It has become a controlling factor to influence the long-term stability of diversion tunnel. In order to study this problem systematically, aiming at the marble of Baishan formation, which is one of the largest rock formations along the second class diversion tunnel in Jinping, On the basis of the in-situ effect of fracture propagation time of rock mass, the laboratory test of fracture aging is carried out, and the fitting formula of fracture aging and the critical driving stress ratio are obtained. Then the CPM model is used to establish the numerical sample of Baishan formation marble which can consider the characteristics of brittle ductility transformation, calibrate its microscopic parameters, and carry out the PFC simulation of the laboratory fracture expansion test. For the first time, the PFC simulation of fracture propagation time of diversion tunnel on engineering scale is carried out, and the failure of surrounding rock of diversion tunnel under different lithology and buried depth is studied in 100 years. The results show that, In laboratory tests, the increase of failure time and the decrease of load show an obvious exponential nonlinear relationship, and the subcritical crack begins to grow. It has a threshold (defined as critical driving stress ratio) and a stress ratio of 0.492 for Baishan marble. The PFC short-term mesoscopic parameters calibrated by CPM model can better reflect the triaxial compressive stress of marble samples in Jinping Baishan formation. The obvious confining pressure correlation between strain curve and yield failure characteristic, At low confining pressure, the number of cracks increases obviously with the increase of confining pressure, but the increase rate at high confining pressure slows down. Moreover, the number of tensile cracks does not increase with the increase of confining pressure at high confining pressure. The value of strain produced by creep is increased, and the development of corrosion crack accords with the characteristics of three stages of creep. The smaller the driving stress ratio, the more linear the number of corrosion crack is. However, the rate of corrosion crack development is decreasing exponentially. After 100 years of excavation, the maximum range of fracture zone of diversion tunnel in type II marble rock mass is 2.1 ~ 3.1 m ~ (3) m ~ (III) marble = 3. 3 ~ 4. 5 m, and the long-term stability of diversion tunnel can be well guaranteed.
【作者單位】： 中國(guó)水電顧問集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司;浙江中科依泰斯卡巖石工程研發(fā)有限公司;天津大學(xué)建筑工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(91215301);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51279202,51109221)
【分類號(hào)】：TU452

【參考文獻(xiàn)】

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1 王濤;大峪溝—三架嶺引水隧洞圍巖穩(wěn)定性分析[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

2 姚道玉;青松水電站引水隧洞圍巖分級(jí)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2009年

3 張伯虎;深埋洞室圍巖分區(qū)破裂化機(jī)理及應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2008年

4 黃亞哲;基于ANSYS和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始地應(yīng)力場(chǎng)反演及圍巖流變分析[D];河海大學(xué);2007年

5 汪斌;深部大理巖的加卸載力學(xué)特性及多場(chǎng)耦合研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

6 秦強(qiáng);深埋巖體裂隙滲流-變形耦合試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D];長(zhǎng)江科學(xué)院;2011年

7 陳港;基于擴(kuò)展有限元的巖體中裂紋擴(kuò)展規(guī)律研究[D];重慶大學(xué);2013年

本文編號(hào)：1598073