【摘要】：随着国家加大对西部地区的开发和利用,地下洞室开挖问题越来越受到专家学者们的重视,不论是高铁隧道工程、地铁项目,还是大型水电站的引水隧道的建设,甚至核废料处置库和石油开采都涉及地下洞室的开挖建设,因此,研究地下洞室开挖损伤演化机理具有十分重大的现实意义。地下洞室损伤演化过程受到围压大小、岩体的各向异性、裂隙几何分布、地下水渗流等众多因素的影响。在这些因素的作用下地下岩体内部次生裂隙不断生成,原生裂隙和次生裂隙并不断向岩桥以及洞室边墙扩展贯通,引起地下洞室边墙发生坍塌破坏和涌水现象。本文采用改进的RBSM模型,模拟了不同围岩条件下的洞室围岩损伤演化过程,分析了强度各向异性、弹性各向异性以及裂隙几何分布对洞室围岩损伤演化过程的宏细观影响机制,并考虑了地下水渗流的影响,建立了水力耦合RBSM模型,分析了在孔隙水压力作用下地下洞室损伤演化规律,主要有以下研究内容:(1)通过采用改进的RBSM数值模拟方法,建立了裂隙岩体的宏细观损伤模型,同时采取渐变式网格大大减少了模型计算量,提高计算效率,与传统的离散型裂隙网络不同,本文方法能够很好的计算出裂隙岩体内部的应力不均匀分布,因此其结果较为全面和真实。(2)基于蒙特卡罗方法,引入裂隙迹线长度和开度的相关性函数,提出了一个改进的随机裂隙网络生成算法。与布尔模拟生成的真实裂隙场进行了比较,验证了改进算法能够有效地模拟地下岩体内部裂隙分布。可为岩体工程渗控分析提供理论基础和数值计算工具。(3)通过模拟在不同围压作用下的洞室开挖损伤演化,得到了洞室围岩卸载应力与变形的关系,并推导了洞室围岩位移的解析解,通过与Comsol软件模拟对比,验证了本文解析解的推导过程和数值计算程序是正确的。(4)基于默兹河高泥灰岩地下实验室工程,研究了两个开挖方向不同的洞室(GEX和GCR)围岩的变形行为和损伤演化过程。通过不同算例的比较,研究了洞室开挖方向、抗剪强度、弹性各向异性和强度各向异性对洞室围岩的变形行为和损伤断裂过程的影响。(5)首次在RBSM洞室模型中考虑了水力耦合作用,论证了孔隙水压力对地下洞室围岩开挖损伤过程的影响。通过在RBSM模型网络中预置单裂隙、不同方向裂隙组和随机裂隙组,研究了裂隙几何分布对地下洞室演化的影响,得到的模型数值结果更加近真实的地下洞室裂隙场,尽管随机裂隙布置方式导致洞室演化模式更加复杂,但其预置裂隙起裂扩展规律与单裂隙洞室破坏得出的规律一致。
【图文】：
地下洞室工程
常见的洞室问题
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV554
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 张弛;吴剑锋;陈干;施小清;吴吉春;;裂隙网络生成的随机模拟研究[J];水文地质工程地质;2015年04期
2 姚池;李瑶;姜清辉;周创兵;;应力作用下软硬互层岩石破裂过程的细观模拟[J];岩石力学与工程学报;2015年08期
3 李爱华;朱江;;基于二维裂隙网络模拟的岩块搜索与岩层追踪方法[J];水利水运工程学报;2014年06期
4 蒋明镜;陈贺;张宁;房锐;;含双裂隙岩石裂纹演化机理的离散元数值分析[J];岩土力学;2014年11期
5 肖维民;邓荣贵;付小敏;王从颜;;柱状节理岩体侧向变形特性单轴压缩试验研究[J];地下空间与工程学报;2014年05期
6 姚池;姜清辉;位伟;周创兵;;复杂裂隙岩体水 力耦合模型及溶质运移模拟[J];岩石力学与工程学报;2013年08期
7 姚池;姜清辉;邵建富;周创兵;;一种模拟岩石破裂的细观数值计算模型[J];岩石力学与工程学报;2013年S2期
8 周创兵;;水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究综述[J];岩石力学与工程学报;2013年06期
9 张波;李术才;杨学英;张敦福;邵长利;杨为民;;含交叉裂隙岩体相似材料试件力学性能单轴压缩试验[J];岩土力学;2012年12期
10 姚池;姜清辉;叶祖洋;周创兵;;裂隙网络无压渗流分析的初流量法[J];岩土力学;2012年06期
相关会议论文 前1条
1 靳宏利;;西部高速公路隧道工程建设若干关键问题分析[A];西部矿山建设工程理论与实践[C];2009年
相关硕士学位论文 前2条
1 王林丰;含预制裂隙花岗岩变形破坏特征三轴试验与离散元数值分析[D];华侨大学;2017年
2 刘海军;基于蒙特卡罗法的岩体裂隙网络模型及渗透张量的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
，
本文编号：
2607911
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2607911.html
