發(fā)布時(shí)間：2019-04-26 19:32

【摘要】：水電作為一種清潔可再生資源發(fā)展前景廣闊。鑒于我國(guó)水電資源主要集中在地質(zhì)條件異常復(fù)雜的高山峽谷區(qū),具有構(gòu)造應(yīng)力大、卸荷作用強(qiáng)、地震烈度高等特點(diǎn),受各種因素制約,絕大多數(shù)水電站的引水發(fā)電系統(tǒng)都采用地下結(jié)構(gòu)形式。在高地應(yīng)力、強(qiáng)卸荷、地震烈度高等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中修建大型地下洞室群面臨巨大挑戰(zhàn),如洞室圍巖松弛深度大、位移量級(jí)高、塌方、巖爆、巖體深部拉裂等。深埋大型洞室群的圍巖損傷止裂、變形控制、塌方處治等具有難度大、成本高的特點(diǎn)。認(rèn)清地下洞室圍巖開(kāi)挖擾動(dòng)(損傷)區(qū)的演化規(guī)律,對(duì)于優(yōu)化支護(hù)參數(shù)、安全施工及評(píng)價(jià)工程穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。因此對(duì)于高地應(yīng)力、超大型規(guī)模等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下洞室群的圍巖EDZ動(dòng)態(tài)演化機(jī)制急需進(jìn)行深入研究。論文以在建的猴子巖水電站地下廠房洞室群為研究對(duì)象,以工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)和損傷力學(xué)等理論為指導(dǎo),結(jié)合一系列室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)檢測(cè)資料對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中洞室圍巖出現(xiàn)的大量變形破壞現(xiàn)象以及圍巖松弛深度過(guò)大等問(wèn)題進(jìn)行研究,探討高地應(yīng)力下硬質(zhì)圍巖EDZ的動(dòng)態(tài)演化機(jī)制。本文的研究?jī)?nèi)容主要有：(1)工程概況及地質(zhì)環(huán)境背景。對(duì)猴子巖水電站地下洞室群布置形式以及地質(zhì)環(huán)境背景進(jìn)行研究,重點(diǎn)研究了廠區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)特征,得出猴子巖地區(qū)具有實(shí)測(cè)地應(yīng)力值偏高、中間主應(yīng)力偏大和圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比偏低的特點(diǎn)。(2)變質(zhì)灰?guī)r在加卸載條件下的變形破壞特征；基于猴子巖變質(zhì)灰?guī)r單軸壓縮聲發(fā)射試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)、高圍壓卸載試驗(yàn)以及SEM斷口掃描試驗(yàn)等多類型試驗(yàn)的結(jié)果,分別從聲發(fā)射事件定位、應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征、強(qiáng)度特征以及宏細(xì)觀破壞形態(tài)等方面對(duì)變質(zhì)灰?guī)r在不同應(yīng)力路徑下的變形破壞全過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)研究,分析了變質(zhì)灰?guī)r在加卸載條件下的變形破壞機(jī)制。并采用裂紋應(yīng)變法得出了變質(zhì)灰?guī)r各應(yīng)力特征值之間的比例關(guān)系。(3)高地應(yīng)力下地下洞室群圍巖變形破壞特征。通過(guò)分析挖掘洞室群圍巖位移監(jiān)測(cè)資料,對(duì)猴子巖地下洞室群圍巖位移量級(jí)、變形空間分布規(guī)律以及變形時(shí)間演化規(guī)律進(jìn)行研究;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)的工程地質(zhì)調(diào)查,對(duì)洞室群圍巖破壞現(xiàn)象進(jìn)行歸納分類,并對(duì)圍巖破壞的空間分布特征和時(shí)間演化特征進(jìn)行研究；然后應(yīng)用應(yīng)力莫爾圓和應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征對(duì)猴子巖地下洞室群圍巖變形破壞特征進(jìn)行解譯。(4)高地應(yīng)力下地下洞室群圍巖EDZ演化機(jī)制研究�；谑覂�(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)成果和多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)成果,提出了圍巖EDZ判別新標(biāo)準(zhǔn)—圍巖應(yīng)變法,該方法和常用的聲波測(cè)試法符合程度較高。結(jié)合猴子巖現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,應(yīng)用圍巖應(yīng)變法對(duì)地下洞室群圍巖EDZ的影響因素、時(shí)空演化特征以及圍巖EDZ模式進(jìn)行研究；以巖石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)論為基礎(chǔ),結(jié)合Hoek-Brown準(zhǔn)則,提出適用于理想完整變質(zhì)灰?guī)r的復(fù)合強(qiáng)度判據(jù),然后應(yīng)用復(fù)合強(qiáng)度判據(jù)對(duì)洞室圍巖EDZ模式的地質(zhì)力學(xué)機(jī)制進(jìn)行研究。(5)高地應(yīng)力區(qū)圍巖EDZ內(nèi)巖體力學(xué)參數(shù)研究。在分析現(xiàn)有巖體力學(xué)參數(shù)估算方法缺陷的基礎(chǔ)上,通過(guò)引入高地應(yīng)力條件下巖體完整性系數(shù)KVD的概念,對(duì)Hoek-Brown準(zhǔn)則估算巖體力學(xué)參數(shù)公式進(jìn)行改進(jìn)。應(yīng)用改進(jìn)后的估算公式對(duì)猴子巖主廠房圍巖EDZ內(nèi)巖體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行研究。重點(diǎn)分析了巖體力學(xué)參數(shù)沿孔深的變化規(guī)律以及隨開(kāi)挖的時(shí)空動(dòng)態(tài)演化規(guī)律。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：(1)得出變質(zhì)灰?guī)r各應(yīng)力特征值之間的比例關(guān)系。通過(guò)巖石力學(xué)試驗(yàn),得出了變質(zhì)灰?guī)r閉合應(yīng)力、起裂應(yīng)力、損傷應(yīng)力和峰值應(yīng)力之間的比例關(guān)系,為預(yù)測(cè)圍巖損傷破壞和損傷控制提供了理論依據(jù)；(2)提出圍巖應(yīng)變法用于判別大型地下洞室群圍巖EDZ發(fā)育規(guī)律。論文提出的圍巖應(yīng)變法具有時(shí)間上連續(xù)且不受洞室部位限制的優(yōu)點(diǎn),可以彌補(bǔ)聲波測(cè)試數(shù)據(jù)的不足；(3)提出適用于理想完整變質(zhì)灰?guī)r的復(fù)合強(qiáng)度判據(jù)。該判據(jù)可以更好地反映低圍壓條件下巖石的破壞機(jī)制；(4)提出高地應(yīng)力區(qū)圍巖EDZ內(nèi)巖體力學(xué)參數(shù)估算新方法。論文通過(guò)引入高地應(yīng)力條件下巖體完整性系數(shù)KVD的概念,對(duì)Hoek-Brown準(zhǔn)則估算巖體力學(xué)參數(shù)公式進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)后的公式可以考慮高地應(yīng)力下巖體的不同損傷程度,估算結(jié)果更貼近于實(shí)際。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV223

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1 杝建林;;，

本文編號(hào)：2466332