深埋隧道突水灾害防突岩层变形破坏特性研究
本文选题:深埋隧道 切入点:突水 出处:《中国矿业大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着我国西部大开发建设的蓬勃发展,山岭地区修建交通隧道、水电站、跨流域调水以及深部矿产等地下工程建设的迅猛发展,所遇到的工程地质条件日趋复杂,面临的地质问题也越来越具有挑战性。特别是在深部,高压突水、突泥、岩爆、塌方等地质灾害屡有发生,地下工程施工期间处在各种突发性灾害的巨大威胁之中。因此加强对深埋隧道突水防突岩层的变形破坏特性研究具有重大现实而深远的意义。本文采用模型试验和数值模拟等现代研究手段,考虑原岩应力水平、突水压力及节理发育规模等因素,对防突岩层的承载能力以及变形破坏特性进行了相关研究,取得的主要研究成果为:(1)探究了高地应力和高承压水压力条件下防突岩层的渐进失稳破坏特性,将三维数字图像相关分析和三维声发射定位等先进技术应用于该问题的模型试验中,为一种非常有益的探索性尝试。(2)防突岩层承载能力随着地应力水平的提高而增强;当埋深增加时,岩体破坏由脆性破坏向塑性破坏转化,防突岩层自由面裂纹由中间位置开始向外扩展、贯通,离面位移增加,随着岩层距离开挖面深度的增加,防突岩层的位移增大,岩体破裂面为共轭剪切破坏,形成锥形突水通道。(3)构造应力变化将导致防突岩层处于偏压状态,随着主应力差的增加,防突岩层承载能力降低,脆性失稳破坏特征趋于明显。(4)当防突岩层内部裂隙发育时,岩体承载能力降低,裂隙岩体在复杂应力状态下首先由裂纹尖端开始发生裂纹的扩展,随着裂纹长度的增加,裂纹破坏由滑开型裂纹向张开型裂纹转化。
[Abstract]:With the vigorous development of the development of western China, the rapid development of underground engineering construction, such as the construction of traffic tunnels, hydropower stations, cross-basin water transfer and deep mineral resources in mountain areas, the engineering geological conditions are becoming more and more complex. The geological problems are becoming more and more challenging, especially in the deep, high pressure water inrush, mud inrush, rockburst, landslides and other geological disasters. The underground engineering is under great threat from various sudden disasters during the construction period. Therefore, it is of great practical and far-reaching significance to study the deformation and failure characteristics of the water-inrush rock stratum in the deep buried tunnel. The model test is adopted in this paper. And modern research methods such as numerical simulation, Considering factors such as stress level of original rock, water inrush pressure and development scale of joints, the bearing capacity and deformation and failure characteristics of outburst prevention strata are studied. The main research results obtained are as follows: (1) the characteristics of progressive instability and failure of outburst prevention strata under the conditions of high ground stress and high pressure water pressure are investigated. The application of 3D digital image correlation analysis and 3D acoustic emission positioning to the model test of this problem is a very useful exploratory attempt. 2) the bearing capacity of outburst prevention strata increases with the increase of in-situ stress level. When the buried depth increases, the rock mass failure changes from brittle failure to plastic failure, and the crack on the free surface of anti-outburst rock begins to expand from the middle position to the outside, through, and the off-plane displacement increases, with the increase of the depth of the rock layer from the excavated surface. The displacement of outburst rock layer is increased, the fracture plane of rock mass is conjugate shear failure, and the change of tectonic stress will cause the outburst rock layer to be in the state of bias, and the bearing capacity of outburst rock layer decreases with the increase of main stress difference. The brittle failure characteristics tend to be obvious. (4) when the cracks in the outburst layer are developed, the bearing capacity of the rock mass decreases, and the crack propagation begins from the crack tip in the complex stress state, and the crack length increases with the increase of crack length. The crack failure changes from sliding mode crack to open mode crack.
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TD745
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,本文编号:1631451
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