本文關鍵詞：六盤山引水隧洞泥巖蠕變試驗研究

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【摘要】：蠕變特性是巖石重要的力學特性之一,與工程的長期穩(wěn)定和安全密切相關。工程實踐表明,地下隧道的破壞和失穩(wěn),在許多情況下并不是在開挖后立即發(fā)生的,隧道從開始變形到最終破壞是一個與時間有關的復雜的非線性累進過程。巖石蠕變是隧道產(chǎn)生大變形乃至失穩(wěn)的重要原因之一,因此,合理地描述和揭示巖石與時間相關的力學行為,認識其時效變形規(guī)律與破壞特征具有重要的理論意義和實用價值。地下工程在其施工的過程中經(jīng)常會遇到軟巖,軟巖的抗壓強度比較低,并且受環(huán)境改變的影響較大,具有相對顯著的蠕變特性,蠕變量較大,對工程安全帶來許多不利的影響,經(jīng)常會造成其支護系統(tǒng)的失穩(wěn)甚至破壞。白堊系泥巖是六盤山引水工程區(qū)白家村隧洞內(nèi)出露的主要軟巖地層,泥巖的蠕變力學特性直接影響到隧道的長期穩(wěn)定與安全。因此,研究白堊系泥巖的蠕變特性對于合理解釋擬建隧道工程的時效力學行為,掌握其應力和變形特性,評價工程的長期穩(wěn)定和安全運行都具有十分重要的意義。鑒于此,采用巖石全自動三軸流變伺服儀,對白家村隧洞內(nèi)出露的白堊系泥巖進行三軸壓縮蠕變試驗,基于試驗結果,分析巖石蠕變特性和初步做出一些分析。巖石材料的力學特性受各種外界條件和內(nèi)部構造等因素影響是很復雜的。元件模型是描述巖石蠕變特性的重要方法之一,它由代表物體材料彈性的 彈簧‖元件、代表粘性特征的 粘壺‖元件和代表塑性特征的 摩擦片‖元件的串并聯(lián)組合而成。不同的模型組合起來能夠描述不同種類巖石的變形特征,其中Burgers模型被許多學者用來描述巖石流變的特性。本文在對試驗數(shù)據(jù)分析的基礎上選用Burgers本構模型來對泥巖不同軸壓作用下軸向應變和徑向應變的蠕變曲線進行擬合,分別進行流變力學特性參數(shù)的辨識并分析在不同軸壓作用下巖石的蠕變力學參數(shù)規(guī)律進行分析歸納,為工程圍巖的穩(wěn)定性分析提供一些理論依據(jù)。在實驗數(shù)據(jù)的基礎上,選用FLAC3D數(shù)值軟件,對隧洞進行施工期和運行期的穩(wěn)定性分析研究,在工程的支護時間和圍巖穩(wěn)定性的時間效應上進行了一定的分析研究,在該引水工程的建設中具有一定程度上的參考意義
【關鍵詞】：蠕變特性 泥巖 三軸蠕變試驗 Burgers本構模型 FLAC~(3D)
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV672.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-29
• 1.1 巖石流變理論10-12
• 1.1.1 巖石流變特性內(nèi)容10
• 1.1.2 巖石流變理論概要10-12
• 1.2 流變模型基礎理論12-21
• 1.2.1 流變模型概述12-19
• 1.2.2 巖石的蠕變變形19-21
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 巖石流變特性研究中的問題23-24
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容24-26
• 1.6 本文技術路線和創(chuàng)新點26-29
• 1.6.1 技術路線26
• 1.6.2 本文創(chuàng)新點26-29
• 2 六盤山引水工程地質(zhì)概況29-37
• 2.1 區(qū)域工程地質(zhì)概況29-32
• 2.1.1 地形地貌29-30
• 2.1.2 地層巖性30-32
• 2.1.3 水文地質(zhì)32
• 2.2 白家村隧洞工程地質(zhì)條件32-37
• 3 巖石常規(guī)三軸力學試驗37-45
• 3.1 引言37
• 3.2 巖石三軸常規(guī)試驗研究37-40
• 3.2.1 巖性特征37
• 3.2.2 試驗儀器介紹37-39
• 3.2.3 巖樣制備39-40
• 3.2.4 試驗過程40
• 3.3 巖石三軸常規(guī)試驗力學特性研究40-44
• 3.3.1 巖石變形特性分析41-44
• 3.3.2 巖石破壞特征分析44
• 3.4 本章小結44-45
• 4 巖石三軸蠕變試驗45-63
• 4.1 泥巖蠕變試驗概述45-48
• 4.1.1 泥巖蠕變試驗方案選擇45-46
• 4.1.2 泥巖三軸蠕變試驗設備46-47
• 4.1.3 泥巖三軸蠕變試驗步驟47-48
• 4.2 泥巖三軸蠕變試驗研究48-56
• 4.2.1 Boltzmann疊加理論的原理和假設48-50
• 4.2.2 試驗結果整理50-51
• 4.2.3 試驗結果及分析51-56
• 4.3 蠕變本構模型選擇和參數(shù)辨識56-61
• 4.3.1 粘彈性蠕變模型56-57
• 4.3.2 蠕變曲線擬合57-59
• 4.3.3 Burgers模型參數(shù)辨識與驗證59-60
• 4.3.4 巖石蠕變規(guī)律研究60-61
• 4.4 本章小結61-63
• 5 引水隧洞典型斷面穩(wěn)定性分析63-79
• 5.1 FLAC~(3D)基本原理介紹63-65
• 5.1.1 FLAC~(3D)軟件的基本原理63
• 5.1.2 FLAC~(3D)軟件的優(yōu)缺點63-65
• 5.2 FLAC~(3D)計算模型及材料參數(shù)65
• 5.2.1 計算假設65
• 5.2.2 計算模型、坐標系建立及設置邊界條件65
• 5.2.3 材料的參數(shù)65
• 5.3 FLAC~(3D)模型計算結果分析評價65-77
• 5.3.1 不同的支護層厚度65-71
• 5.3.2 經(jīng)過不同時步進行支護71-77
• 5.4 本章小結77-79
• 6 結論和展望79-81
• 攻讀學位期間參加的科研項目及發(fā)表的學術論文81-83
• 致謝83-85
• 參考文獻85-88

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本文編號：911760