本文選題：節(jié)理巖體 + 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)　； 參考：《北京交通大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：由于巖體中包含了數(shù)量眾多、分布形式復(fù)雜的結(jié)構(gòu)面,從而使巖體力學(xué)性質(zhì)具有尺度效應(yīng)和高度的不均勻性、不連續(xù)性和各向異性。巖體的力學(xué)參數(shù)取值一直是巖體工作者關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題,目前隧道工程界常用的做法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖分級(jí)按規(guī)范的建議值進(jìn)行選取,但是由于規(guī)范給出的建議值范圍較大,可能造成工程不安全或過(guò)于保守�；谏鲜隹紤],本論文以巖體強(qiáng)度為主線(xiàn),采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合,取得以下成果：(1)本文在大量現(xiàn)場(chǎng)工作的基礎(chǔ)上,提出了一套利用小型試驗(yàn)設(shè)備制備裂隙化巖體試樣的方法。(2)在分析Barton-Bandias經(jīng)驗(yàn)公式的適用性基礎(chǔ)上,借助二維離散元軟件UDEC,提出了一種基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)JRC(10cm長(zhǎng)度)和結(jié)構(gòu)面壁面回彈試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度尺寸效應(yīng)分析方法,并驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性。(3)利用Weierstrass隨機(jī)分形函數(shù)建立了描述結(jié)構(gòu)面起伏高度的三維曲面,通過(guò)三維離散元軟件3DEC分析了抗剪強(qiáng)度的方向性,得出不同方向的抗剪強(qiáng)度相差10%以上的結(jié)論。(4)通過(guò)數(shù)值試驗(yàn),系統(tǒng)分析了節(jié)理巖體的各向異性特征,得出含單結(jié)構(gòu)面巖體隨著圍壓的增加各向異性特征減弱,但強(qiáng)度差會(huì)增大；隨著結(jié)構(gòu)面組數(shù)的增加巖體的各向異性特征減弱,當(dāng)含有4條以上節(jié)理時(shí),巖體可以看做各向同性體。(5)在考慮尺寸效應(yīng)的基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)值計(jì)算得出了亞級(jí)分級(jí)條件下圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)取值范圍。(6)通過(guò)不同直徑巖塊試樣的室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn),提出了巖塊尺寸效應(yīng)的分析方法；提出了通過(guò)野外工程地質(zhì)調(diào)查,概化得到工程地質(zhì)模型,并選取具有代表性的巖塊和結(jié)構(gòu)面,然后分別進(jìn)行巖塊和結(jié)構(gòu)面的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,得到巖塊及結(jié)構(gòu)面的物理力學(xué)參數(shù),建立數(shù)值計(jì)算模型進(jìn)行模擬,最終確定節(jié)理巖體物理力學(xué)指標(biāo)的總體思路,經(jīng)工程驗(yàn)證可以滿(mǎn)足要求。
[Abstract]:Due to the large number and complex distribution of structural planes in rock mass, the mechanical properties of rock mass have scale effect and high inhomogeneity, discontinuity and anisotropy. The value of mechanical parameters of rock mass has always been a hot topic concerned by rock mass workers. At present, the commonly used method in tunnel engineering is to select the recommended value according to the site surrounding rock classification according to the code, but because of the large range of the suggested value given by the code, The project may be unsafe or too conservative. Based on the above considerations, this paper takes the rock mass strength as the main line, adopts the combination of field test and numerical calculation, and obtains the following results: 1) on the basis of a great deal of field work, A method of preparing fractured rock mass samples by using small test equipment is presented. Based on the analysis of the applicability of Barton-Bandias empirical formula, With the help of two-dimensional discrete element software UDEC, a method for analyzing the size effect of shear strength of structural plane based on the measured JRC(10cm length in situ and the springback test on the wall surface of the structural plane is presented. The accuracy of the method is verified. (3) using Weierstrass random fractal function, a 3D surface is established to describe the height of structure surface fluctuation, and the directivity of shear strength is analyzed by means of 3D discrete element software 3DEC. It is concluded that the shear strength difference of different directions is more than 10%. (4) through numerical experiments, the anisotropic characteristics of jointed rock mass are systematically analyzed. It is concluded that the anisotropic characteristic of rock mass with single structure plane decreases with the increase of confining pressure, but the strength difference increases. With the increase of the number of structural planes, the anisotropic characteristics of rock mass weaken, when there are more than 4 joints, The rock mass can be regarded as isotropic body. On the basis of considering the size effect, the range of the physical and mechanical indexes of surrounding rock under the condition of subgrade classification is obtained by numerical calculation. The range of physical and mechanical indexes of rock mass with different diameters is obtained through the indoor mechanical tests of rock samples with different diameters. An analysis method for the size effect of rock block is put forward, and the engineering geological model is obtained by field engineering geological survey, and the representative rock block and structural plane are selected. Then, the physical and mechanical parameters of rock block and structural plane are obtained by indoor experiments and field measurements, and the numerical calculation model is established to simulate the physical and mechanical parameters of jointed rock mass. Finally, the overall idea of physical and mechanical index of jointed rock mass is determined. It can meet the requirements after engineering verification.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：1787633