高地应力深埋隧道围岩力学特性及稳定性研究

发布时间：2021-03-02 08:01

　　高地应力深埋隧道由手隧道埋深较大、围岩处于较高的初始地应力状态,且洞室周围的岩体一般是高强度的脆性硬岩,当开采扰动发生卸荷时岩体将表现为脆性破坏,致使岩体经常发生弹射、膨胀突出、崩塌、甚至岩爆等猛烈的破坏。本文通过对高地应力片麻岩进行物理力学试验,揭示高地应力片麻岩的力学特性和破坏形态。并在此基础上,对高地应力深埋隧道围岩进行弹塑性分析。通过理论计算、数值模拟和现场测试相结合的方法确定了隧道围岩的松动圈范围、拱顶下沉和周边收敛值,对高地应力深埋隧道围岩进行稳定性研究。具体结论如下:（1）通过对高地应力片麻岩进行密度和波速测试,得到高地应力片麻岩的密度、初始波速较大,且试件破坏后波速下降比率较高。这是因为高地应力条件下岩石内赋存巨大的地应力,片麻岩试件比较致密,内部结构较完整。在单轴压缩试验中片麻岩试件的残余应力相对峰值应力下降比率较大。这是因为在单轴压缩破坏时地应力同时释放,岩石相当于二次破坏。因此,在高地应力条件下片麻岩试件的破碎程度较高,试件呈典型的脆性。（2）高地应力片麻岩常规三轴压缩试验结果表明,随着围压的升高,峰值应力、残余应力、峰值应变和残余应变均呈增大趋势。其中,当围压小... 

【文章来源】：西安工业大学陕西省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

试件制备过程

（d）粘贴应变片 （e）放置试件 （f）进行试验图 2.2 试验主要步骤1.3 物理试验结果对试件的物理试验结果进行统计，如表 2.1 所示。表 2.1 物理试验结果统计表试件编号质量（g）高度（cm）直径（cm）体积（cm3）密度（g/cm3）初始波速（km/s）破坏后波速（km/s）G-1 556.82 10.01 5.01 197.23 2.82 4.98 2.84G-2 557.65 10.01 5.03 198.81 2.80 4.98 2.83G-3 552.81 9.98 5.02 197.42 2.80 4.95 2.82从表 2.1 中的数据可以得出：

（a）试件 G-1 （b）试件 G-2 （c）试件 G-3图 2.4 高地应力片麻岩试件破坏图通过图 2.4 可以看出：试件 G-1~G-3 均为脆-剪复合型破坏。即试件破坏形成，其中一个为与试件加载方向大约呈 60°的贯通破裂面（剪切破坏面），一个于试件加载方向的贯通破裂面（脆性断裂破坏面）。片麻岩常规三轴压缩试验 试验前期准备常规三轴试验试件采用和单轴压缩试验相同断面区间的片麻岩，按照规范要求m 100mm 的标准试件。根据《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-2013）的同一含水状态和加载方向下，每组试验试件的数量应为 5 个；（2）各试件围按等比级数或等差级数进行选择；（3）试验的最大围压应根据实际工程需要、三轴试验机性能确定。根据依托工程实测地应力的大小及规范要求，围压分

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3058922