高地应力作用下岩石和地下硐室的动态力学行为和响应

发布时间：2019-04-04 10:08

【摘要】：采用基于FEM和连续损伤力学的RFPA数值模拟软件,首先从实验室尺度出发,建立了模拟的SHPB(split Hoplinson pressure bar)数值模型,分析了不同初始地应力作用下岩石材料的动态力学特性。数值模拟结果表明,岩石的动态压缩强度随着埋深与初始水平地应力与垂直地应力比值K的增加而增加。随后,从岩石工程尺度,考虑岩体内的不连续节理面的影响。建立动荷载作用下节理岩体地下洞室数值模型,系统分析了柱面波和平面波在节理岩体内部的传播规律以及节理力学性质和空间分布对地下洞室动态响应的影响。研究表明,除节理面处透反射和岩体损伤破坏导致的波衰减外,柱面波存在额外的几何衰减。同时,节理的力学性质与空间分布直接决定了应力波在节理面处的透反射规律,从而进一步影响了地下硐室的破坏程度与硐室壁处PPV(Peak particle velocity)结果。
[Abstract]:Using the RFPA numerical simulation software based on FEM and continuous damage mechanics, the simulated SHPB (split Hoplinson pressure bar) numerical model is established from the laboratory scale, and the dynamic mechanical properties of rock materials under different initial in-situ stresses are analyzed. The numerical simulation results show that the dynamic compressive strength of the rock increases with the increase of the ratio K between the buried depth and the initial horizontal stress and the vertical ground stress. Then, from the scale of rock engineering, the influence of discontinuous joints in rock mass is considered. The numerical model of underground cavern in jointed rock mass under dynamic load is established. The propagation law of cylindrical wave and plane wave in jointed rock mass and the influence of mechanical properties and spatial distribution of joints on the dynamic response of underground cavern are systematically analyzed. It is shown that, in addition to wave attenuation caused by reflection at joint surface and damage and failure of rock mass, there is additional geometric attenuation of cylindrical wave. At the same time, the mechanical properties and spatial distribution of joints directly determine the reflection law of stress waves at the joint surface, which further affects the failure degree of underground chambers and the PPV (Peak particle velocity) results at the chamber walls.
【作者单位】： 大连理工大学岩石破裂与失稳研究所;香港理工大学土木与环境工程学系;天津大学建筑工程学院水利工程仿真与安全国家重点实验室;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室;
【基金】：中国香港研究资助项目(25201814) 国家自然科学基金项目(41402241) 国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2014CB047103)
【分类号】：TU45

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张建海,何江达,范景伟;含断续节理岩体强度的各向异性[J];云南水力发电;2000年02期

2 原磊;王成;;椭圆形节理岩体单元受压时的结构力学分析[J];岩石力学与工程学报;2004年S1期

3 张志刚;乔春生;;改进的节理岩体变形模量经验确定方法及其工程应用[J];工程地质学报;2006年02期

4 孙统立;方孝伍;张庆贺;;多层结构模型在节理岩体力学分析中的应用[J];勘察科学技术;2006年02期

5 刘远明;夏才初;;非贯通节理岩体直剪贯通模型和强度研究[J];岩土工程学报;2006年10期

6 张志刚;乔春生;刘勇;;节理岩体强度特征研究综述[J];煤田地质与勘探;2006年05期

7 牛斌;杨海天;;基于均匀化方法的斜交节理岩体复合本构关系研究[J];岩土工程学报;2007年05期

8 彭成佳;陈胜宏;;节理岩体的三维阶谱复合单元法初步研究[J];岩土力学;2007年04期

9 刘成;王来贵;任昕;;节理岩体单孔抽注水渗流研究[J];地质灾害与环境保护;2007年02期

10 何则干;陈胜宏;;加锚节理岩体的复合单元法研究[J];岩土力学;2007年08期

相关会议论文 前10条

1 沈文德;;节理岩体的有限元分析[A];岩石力学在工程中的应用——第二次全国岩石力学与工程学术会议论文集[C];1989年

2 金华;王媛;;多组贯穿节理岩体的扩展遍布节理模型研究[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年

3 支国华;孙钧;;地震波在节理岩体中传播的半解析频域解的理论模型[A];岩石力学理论与工程实践[C];1997年

4 李仲奎;;层状节理岩体应力分析中的边界元法[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年

5 殷有泉;张彦山;;节理岩体稳定性分析的特征值方法[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

6 杨长义;黄灿辉;;规则节理岩体破坏强度之研究[A];海峡两岸土力学及基础工程地工技术学术研讨会论文集[C];1994年

7 保长汉;陶振宇;;节理岩体的等效连续弹性模型[A];中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集[C];1994年

8 剡公瑞;周维垣;杨强;;二滩水电站弱风化节理岩体灌浆加固后力学性能参数的变化研究[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年

9 范景伟;何江达;;含未闭合断续节理岩体灌浆效果对强度影响的分析[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

10 任懿;杨海天;;基于时域自适应算法的双向黏弹性节理岩体的等效分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

相关博士学位论文 前10条

1 陈云娟;基于DDARF改进方法的节理岩体稳定性分析及控制[D];山东大学;2015年

2 林兴超;节理岩体破坏过程模拟及参数确定方法研究[D];中国水利水电科学研究院;2015年

3 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年

4 刘远明;基于直剪试验的非贯通节理岩体扩展贯通研究[D];同济大学;2007年

5 张秀丽;断续节理岩体破坏过程的数值分析方法研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2007年

6 张茂林;断续节理岩体破裂演化特征与锚固控制机理研究[D];中国矿业大学;2013年

7 李树忱;断续节理岩体的无风格流形方法和实验研究[D];上海大学;2004年

8 秦楠;喷锚支护节理岩体的复合单元法研究[D];武汉大学;2013年

9 杨为民;锚杆对断续节理岩体的加固作用机理及应用研究[D];山东大学;2009年

10 朱福巍;节理岩体细观损伤模型的理论研究与数值方法[D];北京交通大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 裴小龙;综合考虑宏、细观缺陷耦合的节理岩体动态损伤本构模型研究[D];中国地质大学(北京);2015年

2 郭靓;节理岩体变形与强度特征的三维数值模拟[D];北京交通大学;2009年

3 秦娟;节理岩体的代表单元集合体的力学特性研究及其在工程中的应用[D];中国水利水电科学研究院;2000年

4 赵幸;基于能量原理的节理岩体裂纹扩展试验研究[D];成都理工大学;2013年

5 黄妤诗;含填充节理岩体的单轴压缩试验及本构模型研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

6 邢闯锋;冻融节理岩体损伤断裂特性及有限元分析研究[D];中国地质大学（北京）;2014年

7 贺续文;基于离散单元法的节理岩体边坡稳定性分析[D];湘潭大学;2010年

8 刘社豪;节理岩体等效本构关系研究及工程应用[D];大连理工大学;2011年

9 肖东坤;断续节理岩体的强度与破坏特征研究[D];大连理工大学;2014年

10 张凯;节理岩体裂纹扩展及锚固机理研究[D];大连理工大学;2013年

，

本文编号：2453711