层状岩体非均质细观破裂分析方法及隧洞应用研究
发布时间：2023-04-03 22:58
实际赋予于地壳中的岩体多含有原生或次生形成的结构面,层状岩体便是典型的一种,其变形和强度不仅取决于其赋存环境,而且取决于其本身的组成结构特征,宏观上呈现出不连续、各向异性和高度非均质性的特点。随着我国岩土工程的建设朝着大、高、深埋方向发展,赋存高地应力环境下层状岩体的典型特性给深部岩体工程带来了巨大的风险和挑战。结构面的存在不仅破坏了岩体的整体性,而且直接影响深部地下工程的稳定性与长期安全性,因此对层状岩体的力学特性和破坏机理进行研究具有重要的理论和实际意义。本文以层状岩体具有不连续、各向异性和高度非均质性的特点作为出发点,选用基于非连续介质理论的颗粒离散元方法,显式的考虑层状岩体层面的影响,在建立力学模型或计算模型时,同时考虑基岩和层面节理所具有得不同的均质性。本文的主要研究工作如下:(1)基于颗粒离散元理论,选用不同的细观接触模型模拟层状岩体的基岩和层面节理部分,通过引入描述基岩细观颗粒非均质胶结特性的WLPB模型,用来表征层状岩体基岩细观颗粒非均质胶结特性和力学响应;通过构建描述层面节理细观非均质粘结特性的WSJ模型,用来表征层状岩体层面节理细观非均质粘结特性和力学响应。将WLP...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题依据和研究意义
1.2 国内外研究现状及发展状态
1.2.1 层状岩体数值计算研究现状
1.2.2 岩石非均质特性数值模拟研究现状
1.2.3 层状岩体隧洞围岩稳定性数值模拟研究现状
1.3 本文研究目标、内容及技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 采用的技术路线
第二章 层状岩体非均质颗粒离散元模拟方法研究
2.1 颗粒离散元基本理论
2.1.1 方法特点
2.1.2 计算原理
2.1.3 基本假设
2.2 层状岩体非均质细观力学计算方法研究
2.2.1 Weibull分布理论及其数值实现
2.2.2 描述基岩细观颗粒非均质胶结特性的WLPB模型
2.2.3 描述层面节理细观非均质粘结特性的WSJ模型
2.2.4 二维层状岩体非均质细观力学计算模型的构建流程
2.3 本章小结
第三章 基于室内试验的层状岩体力学特性分析
3.1 数值模型的构建与细观力学参数标定
3.1.1 室内试验
3.1.2 数值计算模型建立
3.1.3 细观参数力学标定
3.2 单轴压缩下的非均质层面影响效应分析
3.2.1 层面的非均质性影响
3.2.2 非均质层面的间距影响
3.2.3 非均质层面的倾角影响
3.3 三轴压缩下的非均质层面影响效应分析
3.3.1 层面的非均质性影响
3.3.2 非均质层面的倾角影响
3.4 非均质层面影响效应的细观演化机理
3.5 本章小结
第四章 深埋层状岩体隧洞围岩变形破坏规律研究
4.1 工程背景
4.2 隧洞模型建立及试验方案设计
4.2.1 模型尺寸
4.2.2 边界条件
4.2.3 建模方法
4.2.4 参数标定
4.2.5 方案设计
4.3 不同层面均质度下隧洞围岩变形破坏规律
4.3.1 位移场
4.3.2 微裂纹分布及破坏模式
4.3.3 接触力链
4.4 不同静水压力下隧洞围岩变形破坏规律
4.4.1 位移场
4.4.2 微裂纹分布及破坏模式
4.4.3 接触力链
4.5 不同侧压系数下隧洞围岩变形破坏规律
4.5.1 位移场
4.5.2 微裂纹分布及破坏模式
4.5.3 接触力链
4.6 不同层面倾角下隧洞围岩变形破坏规律
4.6.1 位移场
4.6.2 微裂纹分布及破坏模式
4.6.3 接触力链
4.7 不同层面间距下隧洞围岩变形破坏规律
4.7.1 位移场
4.7.2 微裂纹分布及破坏模式
4.7.3 接触力链
4.8 工程验证
4.9 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
附录
致谢
本文编号：3781305
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题依据和研究意义
1.2 国内外研究现状及发展状态
1.2.1 层状岩体数值计算研究现状
1.2.2 岩石非均质特性数值模拟研究现状
1.2.3 层状岩体隧洞围岩稳定性数值模拟研究现状
1.3 本文研究目标、内容及技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 采用的技术路线
第二章 层状岩体非均质颗粒离散元模拟方法研究
2.1 颗粒离散元基本理论
2.1.1 方法特点
2.1.2 计算原理
2.1.3 基本假设
2.2 层状岩体非均质细观力学计算方法研究
2.2.1 Weibull分布理论及其数值实现
2.2.2 描述基岩细观颗粒非均质胶结特性的WLPB模型
2.2.3 描述层面节理细观非均质粘结特性的WSJ模型
2.2.4 二维层状岩体非均质细观力学计算模型的构建流程
2.3 本章小结
第三章 基于室内试验的层状岩体力学特性分析
3.1 数值模型的构建与细观力学参数标定
3.1.1 室内试验
3.1.2 数值计算模型建立
3.1.3 细观参数力学标定
3.2 单轴压缩下的非均质层面影响效应分析
3.2.1 层面的非均质性影响
3.2.2 非均质层面的间距影响
3.2.3 非均质层面的倾角影响
3.3 三轴压缩下的非均质层面影响效应分析
3.3.1 层面的非均质性影响
3.3.2 非均质层面的倾角影响
3.4 非均质层面影响效应的细观演化机理
3.5 本章小结
第四章 深埋层状岩体隧洞围岩变形破坏规律研究
4.1 工程背景
4.2 隧洞模型建立及试验方案设计
4.2.1 模型尺寸
4.2.2 边界条件
4.2.3 建模方法
4.2.4 参数标定
4.2.5 方案设计
4.3 不同层面均质度下隧洞围岩变形破坏规律
4.3.1 位移场
4.3.2 微裂纹分布及破坏模式
4.3.3 接触力链
4.4 不同静水压力下隧洞围岩变形破坏规律
4.4.1 位移场
4.4.2 微裂纹分布及破坏模式
4.4.3 接触力链
4.5 不同侧压系数下隧洞围岩变形破坏规律
4.5.1 位移场
4.5.2 微裂纹分布及破坏模式
4.5.3 接触力链
4.6 不同层面倾角下隧洞围岩变形破坏规律
4.6.1 位移场
4.6.2 微裂纹分布及破坏模式
4.6.3 接触力链
4.7 不同层面间距下隧洞围岩变形破坏规律
4.7.1 位移场
4.7.2 微裂纹分布及破坏模式
4.7.3 接触力链
4.8 工程验证
4.9 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
附录
致谢
本文编号：3781305
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