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高地应力隧道岩爆破坏机理及硐室稳定性研究

发布时间:2023-05-27 06:05
  岩爆是高地应力地区地下硐室开挖突发、强烈的动力破坏现象,由已有众多工程岩爆实例可知其将对工程进度、质量及安全施工有诸多不良影响。本文以兰州至海口国家高速公路桐梓隧道为项目背景,开展了实地调查、室内力学试验和基于颗粒流程序硐壁围岩的加载、卸载岩爆和硐室开挖的数值模拟等工作,研究了硐室围岩破坏机理和岩爆表现形式,分析了不同硐形开挖的破坏特征,为高地应力地区硐室开挖提供了理论和技术支持。主要研究成果如下:(1)在总结分析学术界对岩爆定义、分类和分级等研究成果基础上,提出了岩爆基本特征和表现形式,并探讨了各影响因素对岩爆的贡献程度;认为各类岩爆理论都是从某一角度描述岩爆某方面的特征,需要将各理论有机结合起来,才能全面地解释岩爆现象。(2)通过岩石室内力学试验获得了桐梓隧道灰岩的单轴抗压强度、变形模量、泊松比以及单轴抗拉强度力学性质参数;并采用正交设计数值试验研究了平直节理模型细观参数和宏观参数之间的影响关系,为细观参数快速标定提供了依据,获得了该隧道中灰岩的细观参数标定值。(3)根据隧道开挖过程中的围岩受力状态,可分为瞬时卸载和应力集中两个阶段;据此将岩爆也分为加载岩爆(瞬时卸载阶段后应力集中...

【文章页数】:105 页

【学位级别】:硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 岩爆机理研究现状
        1.2.2 岩爆室内模拟研究现状
        1.2.3 岩爆预测预报研究现状
        1.2.4 岩爆数值模拟研究现状
    1.3 研究不足
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
2 岩爆发生特征及表现形式
    2.1 岩爆定义及分类
    2.2 岩爆分级及其特征
    2.3 岩爆机理
    2.4 岩爆发生特征及表现形式
    2.5 岩爆影响因素
    2.6 小结
3 岩石力学性质研究及细观参数标定
    3.1 岩石物理学性质研究
        3.1.1 岩石压缩性质研究
        3.1.2 岩石拉伸强度研究
    3.2 PFC接触本构模型的对比选择
        3.2.1 接触粘结模型
        3.2.2 平行粘结模型
        2.3.3 平直节理模型
    3.3 参数标定数值试验
        3.3.1 单轴压缩数值试验
        3.3.2 直接拉伸数值试验
    3.4 宏观细观参数关系研究
        3.4.1 正交试验设计
        3.4.2 宏观细观参数关系分析
    3.5 细观参数标定
    3.6 小结
4 侧壁岩体加卸载岩爆重演与破坏机理研究
    4.1 模型的建立与状态监测
        4.1.1 应力伺服机制
        4.1.2 能量定义及计算
        4.1.3 模型的建立
        4.1.4 模型状态监测
    4.2 加载岩爆机理模拟试验研究
        4.2.1 方案设计
        4.2.2 结果分析
    4.3 卸载岩爆机理模拟研究
        4.3.1 方案设计
        4.3.2 结果分析
    4.4 小结
5 隧道硐室岩爆重演与破坏机理研究
    5.1 桐梓隧道概况
    5.2 模型的建立与试验方案
        5.2.1 模型建立
        5.2.2 试验方案
    5.3 硐室岩爆模拟结果及分析
        5.3.1 不同硐形挖围岩破坏分析
        5.3.2 不同硐形围岩应力分布情况
        5.3.3 不同主应力方向围岩破坏分析
    5.4 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号:3824041

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