含水软弱夹层地下洞室长期稳定性试验设备和相似模拟材料研究
发布时间：2021-07-28 14:19
存在于自然界中的岩体通常包含多种岩石和复杂的地质构造关系,因此对岩体工程问题的研究存在不小的困难,地质力学模型试验是研究岩土工程问题经常采用的手段。地质力学模型试验设备和相似模拟材料是开展模型试验的前提和保证。以往有水参与的模型试验多为间接用裂隙描述水力贯通,直接用水的试验较少,难以反映水岩软化效应。软弱夹层由于其自身存在的软弱性,往往对岩土工程的稳定性产生不利的影响,软弱夹层中含水更会加剧岩土工程的不稳定性,所以针对含水软弱夹层的基础性研究对地下岩土工程的施工和维护具有重要的现实意义。本文主要基于山东省自然科学基金项目“含水软弱夹层地下洞室长期稳定性研究”和“倾斜层状岩体中含软弱薄夹层洞室长期流变稳定性研究”,在前人研究的基础上,研制了一套可应用于含水软弱夹层地下洞室模型试验的设备和两种相似模拟材料,重点关注了相似材料的力学性能和水理性质。本文的主要研究内容和结论具体如下:（1）本文首先介绍了相似理论的主要内容和发展过程,在此基础上利用方程分析法对相似理论作了适当的推导,最终得到适用于固体模型试验的部分相似准则。考虑到含水软弱夹层地下洞室模型试验中有水的参与,又研究了流固耦合模型试验...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
标准试件轴向受力示意图
青岛科技大学研究生学位论文21本文在深入研究总结现有模型试验设备的基础上，对现有模型试验设备的不足之处进行了优化和创新，成功研制出一种小型模型试验设备（图3-1）。此设备主要由模型架、液压加载系统、无接触测量系统和洞室开挖自动化系统构成，下面就这四个部分进行详细的介绍。图3-1模型试验设备设计效果图Fig.3-1Thedesigndrawingofmodeltestequipment3.2.1SolidWorks软件简介本文主要使用SolidWorks软件对小型模型试验设备进行设计和三维建模。SolidWorks软件是世界上第一个由Windows开发的三维CAD软件，Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用，成为三维设计领域应用最广的工具软件。它的应用范围十分广泛，涵盖了航空、机械、建筑、水利等诸多领域，尤其在机械设计领域发挥着巨大的作用，在某种程度上推动了机械设计的进一步发展。3.2试验装置的整体方案设计
含水软弱夹层地下洞室长期稳定性试验设备和相似模拟材料研究223.2.2模型架设计1-角支架板2-主立柱3-底座4-底座支撑板5-主横梁6-肋板7-压板8-横梁板图3-2单模型试验模型架Fig.3-2Themodelframeforsinglemodeltest图3-2为单模型试验模型架设计图。由图可知，单模型试验模型架主要由角支架板、主立柱、底座、底座支撑板、主横梁、肋板、压板、横梁板等构成。此模型架的设计以现有模型架为基础，充分借鉴了现有模型架的优点，针对其不足之处进行了创新设计，此模型架具有以下特点：（1）底座支撑板位于模型架最底部，是其他部件的基矗底座支撑板共有3块，承载整个模型架的重力。选用的材料为18b型号槽钢，长底座支撑板的尺寸为1500mm×180mm，短底座支撑板的尺寸为470mm×180mm，两长一短的结构既能保证配制模型的方便安全，又能防止模型架前后倾倒。每块底座支撑板上都有4个螺纹孔，用于底座支撑板和底座的连接紧固，如图3-3所示。图3-3短、长底座支撑板Fig.3-3Theshortandlongbasesupportplate
【参考文献】：
期刊论文
[1]软弱夹层赋存特征对边坡稳定性的影响[J]. 赵汝辉,周游,王维,李焘. 煤矿安全. 2020(03)
[2]含薄层硬岩的软弱夹层力学特性研究[J]. 徐庆强,高起林,吴继敏,褚飞飞,范昊天. 地下空间与工程学报. 2019(S2)
[3]深厚软土地层大跨深基坑三维地质力学模型试验研究[J]. 李国元. 四川建材. 2019(07)
[4]三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及破坏机制模型试验研究[J]. 吴关叶,郑惠峰,徐建荣. 岩土力学. 2019(06)
[5]复杂地层超大断面隧道施工围岩力学特征模型试验[J]. 刘聪,李术才,周宗青,李利平,王康,侯福金,秦承帅,高成路. 岩土力学. 2018(09)
[6]渗流作用下软弱覆岩相似模拟实验研究[J]. 陈卓立,夏洪春,胡涛,战胜. 煤矿安全. 2018(03)
[7]用于模拟煤体爆破的相似材料实验研究[J]. 张树川,刘泽功,刘健,张文清,高魁. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2018(02)
[8]含水软弱夹层顶板煤巷梯次支护技术应用研究[J]. 谢志红,施现院,李向阳. 煤炭工程. 2017(09)
[9]坡脚冲刷作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究[J]. 冯有亭,李卓,周涛. 水利水电技术. 2016(12)
[10]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
博士论文
[1]含倾斜软弱夹层复合岩体强度及蠕变特性研究[D]. 李剑光.青岛科技大学 2015
[2]物理模型试验技术研究及其在岩土工程中的应用[D]. 陈陆望.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006
硕士论文
[1]青岛地铁隧道开挖引起地表沉降的控制研究[D]. 谢焦焦.青岛理工大学 2018
[2]新型平面应变高强井壁实验加载装置的研制[D]. 李新新.安徽理工大学 2017
[3]煤层底板突水流固耦合模拟试验系统研制与应用[D]. 周甲富.河南理工大学 2017
[4]一种新型物理相似模拟实验架结构设计[D]. 张羽强.西安科技大学 2008
本文编号：3308072
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
标准试件轴向受力示意图
青岛科技大学研究生学位论文21本文在深入研究总结现有模型试验设备的基础上，对现有模型试验设备的不足之处进行了优化和创新，成功研制出一种小型模型试验设备（图3-1）。此设备主要由模型架、液压加载系统、无接触测量系统和洞室开挖自动化系统构成，下面就这四个部分进行详细的介绍。图3-1模型试验设备设计效果图Fig.3-1Thedesigndrawingofmodeltestequipment3.2.1SolidWorks软件简介本文主要使用SolidWorks软件对小型模型试验设备进行设计和三维建模。SolidWorks软件是世界上第一个由Windows开发的三维CAD软件，Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用，成为三维设计领域应用最广的工具软件。它的应用范围十分广泛，涵盖了航空、机械、建筑、水利等诸多领域，尤其在机械设计领域发挥着巨大的作用，在某种程度上推动了机械设计的进一步发展。3.2试验装置的整体方案设计
含水软弱夹层地下洞室长期稳定性试验设备和相似模拟材料研究223.2.2模型架设计1-角支架板2-主立柱3-底座4-底座支撑板5-主横梁6-肋板7-压板8-横梁板图3-2单模型试验模型架Fig.3-2Themodelframeforsinglemodeltest图3-2为单模型试验模型架设计图。由图可知，单模型试验模型架主要由角支架板、主立柱、底座、底座支撑板、主横梁、肋板、压板、横梁板等构成。此模型架的设计以现有模型架为基础，充分借鉴了现有模型架的优点，针对其不足之处进行了创新设计，此模型架具有以下特点：（1）底座支撑板位于模型架最底部，是其他部件的基矗底座支撑板共有3块，承载整个模型架的重力。选用的材料为18b型号槽钢，长底座支撑板的尺寸为1500mm×180mm，短底座支撑板的尺寸为470mm×180mm，两长一短的结构既能保证配制模型的方便安全，又能防止模型架前后倾倒。每块底座支撑板上都有4个螺纹孔，用于底座支撑板和底座的连接紧固，如图3-3所示。图3-3短、长底座支撑板Fig.3-3Theshortandlongbasesupportplate
【参考文献】：
期刊论文
[1]软弱夹层赋存特征对边坡稳定性的影响[J]. 赵汝辉,周游,王维,李焘. 煤矿安全. 2020(03)
[2]含薄层硬岩的软弱夹层力学特性研究[J]. 徐庆强,高起林,吴继敏,褚飞飞,范昊天. 地下空间与工程学报. 2019(S2)
[3]深厚软土地层大跨深基坑三维地质力学模型试验研究[J]. 李国元. 四川建材. 2019(07)
[4]三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及破坏机制模型试验研究[J]. 吴关叶,郑惠峰,徐建荣. 岩土力学. 2019(06)
[5]复杂地层超大断面隧道施工围岩力学特征模型试验[J]. 刘聪,李术才,周宗青,李利平,王康,侯福金,秦承帅,高成路. 岩土力学. 2018(09)
[6]渗流作用下软弱覆岩相似模拟实验研究[J]. 陈卓立,夏洪春,胡涛,战胜. 煤矿安全. 2018(03)
[7]用于模拟煤体爆破的相似材料实验研究[J]. 张树川,刘泽功,刘健,张文清,高魁. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2018(02)
[8]含水软弱夹层顶板煤巷梯次支护技术应用研究[J]. 谢志红,施现院,李向阳. 煤炭工程. 2017(09)
[9]坡脚冲刷作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究[J]. 冯有亭,李卓,周涛. 水利水电技术. 2016(12)
[10]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
博士论文
[1]含倾斜软弱夹层复合岩体强度及蠕变特性研究[D]. 李剑光.青岛科技大学 2015
[2]物理模型试验技术研究及其在岩土工程中的应用[D]. 陈陆望.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006
硕士论文
[1]青岛地铁隧道开挖引起地表沉降的控制研究[D]. 谢焦焦.青岛理工大学 2018
[2]新型平面应变高强井壁实验加载装置的研制[D]. 李新新.安徽理工大学 2017
[3]煤层底板突水流固耦合模拟试验系统研制与应用[D]. 周甲富.河南理工大学 2017
[4]一种新型物理相似模拟实验架结构设计[D]. 张羽强.西安科技大学 2008
本文编号：3308072
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