基于离散元法的地下双洞室围岩变形破坏机理研究
发布时间：2020-12-22 18:01
随着城市的发展及科学技术的进步,仅仅依靠地面工程建设项目已不能满足现代社会的需要,人们越来越重视地下空间的开发和利用,正因为如此,水电工程的地下厂房、引水隧洞、高铁隧道、城市轨道和交通隧洞等地下建筑物如雨后春笋般出现。然而,地下建筑的结构并不简单,形式并不单一,也不仅仅以单个洞室存在,往往是以双洞室及洞室群的形式存在,在这样复杂的地下洞室情况下,围岩变形破坏机制极具复杂性。为此,通过数值模拟方法研究地下洞室的破坏机理及预测破坏形式至关重要,从而能够指导洞室开挖衬砌作业,极大地提高洞室开挖衬砌的经济性、安全性、可靠性。本文基于离散单元法UDEC软件模拟地下双洞室围岩在不同几何尺寸和不同岩体构造下的位移响应、主应力分布和塑性区分布,分析双洞室之间的相互影响和预测变形破坏机理;研究成果对于锦屏一级地下厂房洞室群的分析也具有一定的指导意义,分析结论可为地下洞室群尤其是双洞室的施工和稳定分析提供一定的理论依据。主要研究工作如下:(1)基于UDEC软件对不同形状、不同埋深、不同洞径下的双洞室进行数值模拟计算,分析围岩破坏机理。数值分析结果表明,在相同工况下圆形洞室比城门洞形更容易遭受破坏,但圆形洞...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几何计算
图 2.2 坐标转换Fig2.2 The conversion of coordinates算时步很小，θ 角的变化很小，可以忽略不计。在初始计算时接触块体处的力和位移，可通过下列公式计算。个接触块体编号 i 和 j，块体接触点的坐标和块体的形心位置，yi)，(xj，yj)。点处，两个块体的相对位移增量:( ) ( )( ) ( )c j c jc i j i jx x xc i j c j i c j jy y yu u uy y y yu u u x x x x 移增量转换成沿接触面法向和切向方向的位移增量
(a)圆形 (b)城门洞形图 3.2 洞室监测点布置图Fig. 3.2 Cavern monitoring site layout表 3.1 岩体强度属性表Tab. 3.1 Rock Strength Property Sheet密度(kg/m3) 弹性模量(Pa) 泊松比 粘聚力(Pa) 内摩擦角(°) 抗拉强度(Pa)2400 1.8×10100.28 1.3×10648 0表 3.2 不同级别围岩节理参数建议值Tab. 3.2 Recommended values for joint parameters of different grades of surrounding rock项目径向刚度(Gpa/m)剪切刚度(Gpa/m)粘结强度(/MPa)抗拉强度(/MPa)内摩擦角(°)Ⅰ级 27 23 0.06 0.034 50Ⅱ级 21 16 0.04 0.030 40Ⅲ级 18 14 0.035 0.017 32Ⅳ级 15 11 0.027 0.009 27Ⅴ级 9 7 0.018 0.001 21
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿用装载机械铲斗的离散元和有限元耦合数值模拟分析[J]. 赵远. 煤矿机电. 2018(02)
[2]大数量非贯通节理岩体离散元数值模拟实现方法研究[J]. 葛云峰,唐辉明,王亮清,夏丁,姜耀飞,周婷,钟鹏. 岩石力学与工程学报. 2017(S2)
[3]基于UDEC离散元法的隧道塌方特征分析[J]. 高峰,唐星,李星,陈晓宇,李钰锟,李珏池. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]高地应力条件下锦屏一级水电站地下厂房围岩变形破坏特征研究[J]. 陈长江,刘忠绪,刘建友. 水电站设计. 2016(03)
[5]基于分形理论的围岩动静力组合损伤研究[J]. 黄赟,罗忆,钟文杰,张良,王娟. 爆破. 2016(02)
[6]相邻洞室洞间距对开挖围岩稳定性的研究[J]. 赵伟,邵帅. 水利水电施工. 2016(02)
[7]浅埋偏压隧道洞口段软弱围岩失稳突变理论分析[J]. 左清军,吴立,陆中玏,谈云志,袁青. 岩土力学. 2015(S2)
[8]浅埋暗挖地铁区间变形稳定性分析[J]. 冀少鹏,葛克水,陈松,米阳. 新型工业化. 2015(07)
[9]基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析[J]. 陈国庆,黄润秋,石豫川,许强. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[10]浅埋暗挖隧道近距施工引起的上覆地铁结构变形分析[J]. 王剑晨,张顶立,张成平,房倩,苏洁,陈立平. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
博士论文
[1]西石门铁矿深部巷道围岩破坏机理及控制技术研究[D]. 祁建东.北京科技大学 2018
[2]铁路隧道围岩变形机理与分级方法研究[D]. 吴秋军.西南交通大学 2017
[3]地下储气库洞室开挖爆破围岩动力响应特性研究[D]. 袁青.中国地质大学 2017
[4]大规模高密度城市隧道群施工力学行为研究[D]. 孔超.西南交通大学 2016
[5]深埋大跨度地下工程稳定性研究[D]. 肖丛苗.北京交通大学 2016
[6]高应力脆性岩石时滞性破坏特性研究[D]. 张利洁.中国地质大学 2016
[7]高地应力下大型地下洞室群硬岩EDZ动态演化机制研究[D]. 李志鹏.中国地质大学 2016
[8]大型地下洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制研究[D]. 胡安奎.天津大学 2016
[9]爆炸荷载作用下深部岩体分区破裂模型试验研究[D]. 袁璞.安徽理工大学 2016
[10]应力、渗流、温度及损伤耦合作用下裂隙岩体破裂机理及广义粒子动力学（GPD）模拟分析[D]. 毕靖.重庆大学 2016
硕士论文
[1]含软弱夹层的近水平节理岩体成拱机理研究[D]. 张峰.长安大学 2017
[2]节理岩体中扁平大跨地下洞室围岩破坏模式研究[D]. 黄俊.北京交通大学 2016
[3]基于ABAQUS的大型地下洞室围岩稳定性分析[D]. 谭义欣.东华理工大学 2016
[4]山区岩体中特种结构地震响应与抗震措施研究[D]. 陈斌.中国地震局工程力学研究所 2016
[5]基于强度折减法公路小净距隧道围岩稳定性研究[D]. 宋应潞.江西理工大学 2016
[6]考虑峰后特性的隧道围岩锚杆支护力学机制[D]. 肖旺.湖南大学 2016
[7]层状围岩深埋长大隧道岩爆安全控制技术研究[D]. 郑飞.西南交通大学 2016
[8]裂隙性围岩力学特性和破裂机理的颗粒流数值模拟研究[D]. 王振永.西南交通大学 2016
[9]节理岩体中大跨度隧道的离散元法分析[D]. 王余岩.重庆大学 2014
[10]层状岩体隧道围岩稳定性综合研究[D]. 陈高奎.福州大学 2014
本文编号：2932179
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几何计算
图 2.2 坐标转换Fig2.2 The conversion of coordinates算时步很小，θ 角的变化很小，可以忽略不计。在初始计算时接触块体处的力和位移，可通过下列公式计算。个接触块体编号 i 和 j，块体接触点的坐标和块体的形心位置，yi)，(xj，yj)。点处，两个块体的相对位移增量:( ) ( )( ) ( )c j c jc i j i jx x xc i j c j i c j jy y yu u uy y y yu u u x x x x 移增量转换成沿接触面法向和切向方向的位移增量
(a)圆形 (b)城门洞形图 3.2 洞室监测点布置图Fig. 3.2 Cavern monitoring site layout表 3.1 岩体强度属性表Tab. 3.1 Rock Strength Property Sheet密度(kg/m3) 弹性模量(Pa) 泊松比 粘聚力(Pa) 内摩擦角(°) 抗拉强度(Pa)2400 1.8×10100.28 1.3×10648 0表 3.2 不同级别围岩节理参数建议值Tab. 3.2 Recommended values for joint parameters of different grades of surrounding rock项目径向刚度(Gpa/m)剪切刚度(Gpa/m)粘结强度(/MPa)抗拉强度(/MPa)内摩擦角(°)Ⅰ级 27 23 0.06 0.034 50Ⅱ级 21 16 0.04 0.030 40Ⅲ级 18 14 0.035 0.017 32Ⅳ级 15 11 0.027 0.009 27Ⅴ级 9 7 0.018 0.001 21
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿用装载机械铲斗的离散元和有限元耦合数值模拟分析[J]. 赵远. 煤矿机电. 2018(02)
[2]大数量非贯通节理岩体离散元数值模拟实现方法研究[J]. 葛云峰,唐辉明,王亮清,夏丁,姜耀飞,周婷,钟鹏. 岩石力学与工程学报. 2017(S2)
[3]基于UDEC离散元法的隧道塌方特征分析[J]. 高峰,唐星,李星,陈晓宇,李钰锟,李珏池. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]高地应力条件下锦屏一级水电站地下厂房围岩变形破坏特征研究[J]. 陈长江,刘忠绪,刘建友. 水电站设计. 2016(03)
[5]基于分形理论的围岩动静力组合损伤研究[J]. 黄赟,罗忆,钟文杰,张良,王娟. 爆破. 2016(02)
[6]相邻洞室洞间距对开挖围岩稳定性的研究[J]. 赵伟,邵帅. 水利水电施工. 2016(02)
[7]浅埋偏压隧道洞口段软弱围岩失稳突变理论分析[J]. 左清军,吴立,陆中玏,谈云志,袁青. 岩土力学. 2015(S2)
[8]浅埋暗挖地铁区间变形稳定性分析[J]. 冀少鹏,葛克水,陈松,米阳. 新型工业化. 2015(07)
[9]基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析[J]. 陈国庆,黄润秋,石豫川,许强. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[10]浅埋暗挖隧道近距施工引起的上覆地铁结构变形分析[J]. 王剑晨,张顶立,张成平,房倩,苏洁,陈立平. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
博士论文
[1]西石门铁矿深部巷道围岩破坏机理及控制技术研究[D]. 祁建东.北京科技大学 2018
[2]铁路隧道围岩变形机理与分级方法研究[D]. 吴秋军.西南交通大学 2017
[3]地下储气库洞室开挖爆破围岩动力响应特性研究[D]. 袁青.中国地质大学 2017
[4]大规模高密度城市隧道群施工力学行为研究[D]. 孔超.西南交通大学 2016
[5]深埋大跨度地下工程稳定性研究[D]. 肖丛苗.北京交通大学 2016
[6]高应力脆性岩石时滞性破坏特性研究[D]. 张利洁.中国地质大学 2016
[7]高地应力下大型地下洞室群硬岩EDZ动态演化机制研究[D]. 李志鹏.中国地质大学 2016
[8]大型地下洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制研究[D]. 胡安奎.天津大学 2016
[9]爆炸荷载作用下深部岩体分区破裂模型试验研究[D]. 袁璞.安徽理工大学 2016
[10]应力、渗流、温度及损伤耦合作用下裂隙岩体破裂机理及广义粒子动力学（GPD）模拟分析[D]. 毕靖.重庆大学 2016
硕士论文
[1]含软弱夹层的近水平节理岩体成拱机理研究[D]. 张峰.长安大学 2017
[2]节理岩体中扁平大跨地下洞室围岩破坏模式研究[D]. 黄俊.北京交通大学 2016
[3]基于ABAQUS的大型地下洞室围岩稳定性分析[D]. 谭义欣.东华理工大学 2016
[4]山区岩体中特种结构地震响应与抗震措施研究[D]. 陈斌.中国地震局工程力学研究所 2016
[5]基于强度折减法公路小净距隧道围岩稳定性研究[D]. 宋应潞.江西理工大学 2016
[6]考虑峰后特性的隧道围岩锚杆支护力学机制[D]. 肖旺.湖南大学 2016
[7]层状围岩深埋长大隧道岩爆安全控制技术研究[D]. 郑飞.西南交通大学 2016
[8]裂隙性围岩力学特性和破裂机理的颗粒流数值模拟研究[D]. 王振永.西南交通大学 2016
[9]节理岩体中大跨度隧道的离散元法分析[D]. 王余岩.重庆大学 2014
[10]层状岩体隧道围岩稳定性综合研究[D]. 陈高奎.福州大学 2014
本文编号：2932179
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2932179.html
