围岩劈裂时效力学模型及数值模拟研究
发布时间：2019-11-03 19:43
【摘要】：随着我国西南部地区对地下洞室群的大量开发应用,在工程开展过程中,频发一个工程现象：地下洞室高边墙岩石劈裂,此种现象对我国地下洞室的安全性造成严重威胁。对岩石的脆性劈裂已有不少学者涉入,但关于围岩劈裂的时效性研究,却少有学者关心。本文以此作为研究课题,通过常规试验与能量方法相结合,实施数值模拟的手段,深入研究并阐述了围岩劈裂的时效性演化机制,并从中得出诸多有意义的研究结论。本文通过对岩石进行单轴压缩试验,确定了岩石的力学参数,并分析其强度特性,为我们开展下一步研究提供了便利。通过实验获得岩石应力-应变曲线,分析岩石劈裂时出现的几个代表性阶段：密实阶段、裂纹稳定发展阶段、裂纹不稳定发展阶段、失稳破裂等。本文研究假定是：岩石体受力仅为单轴压缩,忽略侧向应力的影响。文中详尽分析了缺陷岩石的力学特性,详尽阐述缺陷区岩石发生应力集中时应力分配原理,并在研究过程中将直线滑移型裂纹作具体研究对象,建立了时效性劈裂判据,以此来分析、判断岩石劈裂。本文结合热力学原理、能量耗散原理、损伤断裂力学、能量守恒定律等理论,运用直线滑移型裂纹进行分析,得出劈裂形成的基本原理。由于运用连续介质力学方法不能准确反映岩石劈裂状态,所以在计算应变过程中,将岩石理想化分成两部分分布计算：一用胡克定律计算纯弹性体弹性应变；二在计算缺陷体出现的张开应变时,利用卡氏定律,结合能量学原理,推导出应变公式进行求解。基于本文提出的能量耗散原理计算围岩侧向张开应变方法,运用数值模拟软件系统RFPA进行模拟,运用公式计算结果与模拟结果基本吻合,对比结果验证了理论的正确性。运用此方法对围岩的时效性劈裂计算,为大型地下洞室的工程施工、设计、优化提供了可靠依据和科学指导。
【图文】：
十二五”规划的成功制定，国务院发布了邋１号文件提出“把水利作为国家基优先领域”基本思路，在今后十年内国家将投资４万亿用于水利工程建设。在中国近年来如火如荼，在保障我国能源供应以及促进经济和社会发展大的作用，已经成为我国能源发展的重要战略方针和措施。逡逑国水利水电工程的大型地下洞室群工程主要分布于西南高山峡谷地区，随战略的逐渐实施，许多大型水电工程建设规模大，工程区域高应力问题建设的重要制约因素。例如，在建的锦屏一级和二级水电站地下洞室群处，最大主应力值分别为３８ＭＰａ和４２ＭＰａ，拉西瓦和官地水电站地下厂房地２２－２９ＭＰａ和２５－３５ＭＰａ。而这些地下工程具有一个典型的结构特征即高边屏一级和二级主厂房边墙分别高６９米和７２米）。在这些特殊条件下产生程现象：洞室高边墙围岩深部频繁出现近乎平行于高边墙的陆倾角脆性R蓿宜孀趴谕瓿苫褂谐中踊毙源蟊湫蜗窒蠓⑸庋现赜跋旃ば浴＃校蒎义
本文编号：2555239
【图文】：
十二五”规划的成功制定，国务院发布了邋１号文件提出“把水利作为国家基优先领域”基本思路，在今后十年内国家将投资４万亿用于水利工程建设。在中国近年来如火如荼，在保障我国能源供应以及促进经济和社会发展大的作用，已经成为我国能源发展的重要战略方针和措施。逡逑国水利水电工程的大型地下洞室群工程主要分布于西南高山峡谷地区，随战略的逐渐实施，许多大型水电工程建设规模大，工程区域高应力问题建设的重要制约因素。例如，在建的锦屏一级和二级水电站地下洞室群处，最大主应力值分别为３８ＭＰａ和４２ＭＰａ，拉西瓦和官地水电站地下厂房地２２－２９ＭＰａ和２５－３５ＭＰａ。而这些地下工程具有一个典型的结构特征即高边屏一级和二级主厂房边墙分别高６９米和７２米）。在这些特殊条件下产生程现象：洞室高边墙围岩深部频繁出现近乎平行于高边墙的陆倾角脆性R蓿宜孀趴谕瓿苫褂谐中踊毙源蟊湫蜗窒蠓⑸庋现赜跋旃ば浴＃校蒎义
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