基于强度折减法的节理岩体硐室破坏规律与稳定性研究

发布时间：2020-03-27 03:53

【摘要】：在岩体形成的历史过程中,在其内部形成了各种产状的软弱不连续面,比如节理、断层等。实际工程岩体的不均匀性就是由各式结构面的存在造成的。实践证明,在众多的已建工程中,岩体的破坏往往是以结构面为突破口破坏的。在节理岩体中开挖洞室,有时会造成洞室的破坏,严重的甚至会造成洞室的整体失稳。由于岩体中大量分布的节理具有非常明显的随机性、不连续性和多尺度性等复杂特点,节理岩体中洞室稳定性的研究就更为复杂。目前,针对节理岩体中洞室稳定性的研究常常是以现场监测、室内物理实验、数值模拟相结合的方式来进行的。在大多数的研究中,采用物理模型试验或数值模拟研究洞室的稳定性时,通常采用的都是逐级加载的方式使得洞室达到破坏状态,然后进行分析。这与洞室的边界条件及实际情况有所不符。在本文的研究中,利用RFPA(Realistic Failure Process Analysis)数值试验分析系统将强度折减法应用于节理岩体洞室的稳定性研究中。在数值模拟过程中将围岩力学参数逐步弱化,同时保持地应力不变,这种方法更加符合实际情况。在安全系数计算方面,将最大破坏单元数作为洞室失稳的临界判据。本文的研究内容包括以下几个方面:(1)研究不同洞室断面形状对洞室稳定性的影响。研究结果表明,洞室断面形状对于洞室的稳定性具有较大影响,一般情况下,圆形洞室稳定性最好,直墙拱形洞室次之,方形洞室稳定性最差。(2)研究节理角度对洞室稳定性的影响。研究结果表明,节理角度对于洞室的稳定性具有较大影响,节理角度太小或者太大均不利于洞室的稳定,节理角度适中有利于洞室的稳定。(3)研究侧压力系数对洞室稳定性的影响。研究结果表明,侧压力系数对于洞室稳定性具有较大影响,在一定范围内提高侧压力有助于洞室的安全稳定,超过一定范围后,侧压力的提高会加速洞室的破坏。(4)用侧限加载法模拟不同断面形状洞室的渐进破坏失稳过程,并与强度折减法的结果进行对比分析。结果表明,不同加载方法下,不同断面形状洞室的安全性规律相同,但是洞室的破坏过程与破坏形式有所差异。侧限加载法下,三种断面形状的洞室均有一定宽度的明显破坏带与裂隙带产生。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU45

【参考文献】

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本文编号：2602422