基于加卸载响应比的单洞及小间距双洞巷道稳定性研究

发布时间：2017-09-16 03:01

  本文关键词：基于加卸载响应比的单洞及小间距双洞巷道稳定性研究

  更多相关文章： 加卸载响应比理论 声发射 应力路径 拱顶位移 围岩压力

【摘要】：在相邻小间距巷道稳定性分析中引入加卸载响应比理论,将地下洞室视为一非线性系统,建立了加卸载响应模型。通过原样岩石试验、模型试验、数值模拟三者相结合的方法研究了用加卸载响应比理论定量判定单洞及小间距双洞中新建隧道对已有隧道的稳定性影响。得出如下几个结论和成果:(1)完成了大理岩原样不同应力路径下的加卸载试验。试验结果表明:采用分级循环三角扰动加卸载方式,以应力作为LURR系统输入参数,轴向应变作为响应指标,以此求出的加卸载响应比值在岩石发生破坏前有“急剧增加-迅速回落”的过程,可根据这一现象来预测岩石的破坏。(2)将分级循环加卸载方式应用到模型试验中,在单洞试验以及双洞试验中均根据加卸载响应比理论定量的判断出隧道失稳时的极限荷载。研究了巷道的加卸载响应特征,结合声发射探讨了巷道的损伤演化规律和破坏特征。研究表明边墙围岩压力、位移以及声发射能量的响应效果较好,且作为响应求出的响应比值在加卸载初期稳定临近失稳有急剧增大的过程。(3)通过单洞以及双洞模型试验对比,分析了小间距隧道分时段开挖时,新建隧道对临近隧道的的影响特性:中间岩柱受力明显增加,岩柱中部呈现压应力为主、拉应力为辅的的破坏形式。通过声发射定位试验可比较直接的观察到巷道的内部裂纹的产生位置、扩展方向以及形成的空间曲面形态,可较好的反映巷道裂纹动态演化过程。(4)对单洞及小间距双洞模型试验用RFPA进行数值模拟,各参数响应特征和声发射定位结果与实测数据进行对比结果表明两者测试较一致。且验证了小间距巷道受影响时中间岩柱处破坏形式主要表现为边墙破坏。
【关键词】：加卸载响应比理论 声发射 应力路径 拱顶位移 围岩压力
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD322.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 地下洞室稳定性研究现状8-10
• 1.2.2 加卸载响应比研究现状10-11
• 1.3 研究的主要内容和方法11-13
• 第二章 不同应力路径下岩样响应特性分析13-32
• 2.1 工程概况13
• 2.2 室内试验目的及试验准备13-15
• 2.2.1 岩芯试样的选取与试件制备13-14
• 2.2.2 具有内定位功能的加载头加工制作14-15
• 2.3 岩样分级循环三角扰动加卸载试验15-30
• 2.3.1 试验仪器16-17
• 2.3.2 试验方案17-18
• 2.3.3 试验过程18-21
• 2.3.4 结果分析21-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 分级循环三角扰动加卸载下单洞及双洞模型试验研究32-66
• 3.1 物理模型试验概况32
• 3.2 试验介绍32-33
• 3.3 试验方案与内容33-42
• 3.3.1 相似理论33-35
• 3.3.2 单洞及小间距双洞模型箱设计、模型试验相似比35-37
• 3.3.3 模型材料选取及配比确定37-39
• 3.3.4 试验所用仪器39-42
• 3.4 模型试验方案及过程42-50
• 3.4.1 试验方案42-45
• 3.4.2 单洞模型试验过程45-48
• 3.4.3 小间距双洞模型试验过程48-50
• 3.5 试验数据分析50-64
• 3.5.1 单洞数据响应特征分析50-58
• 3.5.2 双洞数据响应特征分析58-64
• 3.6 本章小结64-66
• 第四章 分级循环三角扰动加卸载单洞及双洞数值分析66-79
• 4.1 RFPA基本原理66-68
• 4.2 数值模型建立及加卸载方案68-71
• 4.3 数值计算分析71-78
• 4.3.1 响应比分析71-74
• 4.3.2 单洞事件破坏过程分析74-76
• 4.3.3 双洞试件破坏特征分析及定位研究76-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第五章 结论与展望79-82
• 5.1 研究结论79-81
• 5.2 展望81-82
• 参考文献82-87
• 攻读硕士学位期间主要成果87-88
• 致谢88

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