深埋层状岩体隧洞围岩变形破裂特征及细观演化规律

发布时间：2025-03-19 02:24

　　层状岩体是地球表面分布最为广泛的一种岩体类型,随着深埋层状岩体地下工程逐渐增多,大埋深层状岩体地下洞室面临的围岩灾变问题成为制约工程建设安全的关键难题之一,集中表现在深埋层状岩体承载能力较低且受到开挖扰动后岩体发生大范围破裂等方面。由于岩石矿物成分、层理面倾角、间距及应力状态迥异,深埋层状岩体表现出不同的物理力学特性。目前关于深埋层状岩体地下洞室围岩变形破坏规律特别是细观方面的研究尚不成熟,因此,开展深埋层状岩体隧洞变形破裂特征与细观演化规律研究具有重要的理论意义与实际价值。本文基于引汉济渭引水隧洞岭北段TBM工段绿泥石片岩室内常规单轴试验及三轴试验结果,借助离散元数值方法及断裂力学、损伤力学等理论,对绿泥石片岩层理面的相关特性进行了较为详细的研究。本文的主要研究工作如下:(1)以离散元理论为基础,结合Weibull分布理论、LPB模型和SJ模型,提出了非均质层状岩体细观力学接触模型及其计算方法。(2)通过分析绿泥石片岩的SEM矿物成分检测结果,建立了基于矿物形颗粒的层状岩体细观结构模型,结合岩石细观力学参数识别方法,标定了绿泥石片岩的细观力学参数,构建了层状岩体的细观力学数值模型。(3...

【文章页数】：125 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题依据和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 深埋层状岩体力学特性研究
        1.2.2 岩石非均质模拟方法研究
        1.2.3 深埋层状岩体隧洞围岩变形破坏规律研究
        1.2.4 目前该领域存在的问题
    1.3 本文研究目标、内容及技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
第二章 非均质层状岩体力学模型基本理论
    2.1 LPB模型基本理论
    2.2 非均质岩石Weibull分布基本理论
        2.2.1 Weibull分布基本理论
        2.2.2 Weibull分布的数值实现
    2.3 SJ模型基本理论
    2.4 非均质层状岩体细观力学模型构建
    2.5 本章小结
第三章 非均质层状岩体力学特性研究
    3.1 岩石数值模型的构建与细观力学参数的识别
        3.1.1 岩石几何模型的建立
        3.1.2 非均质层状岩体细观力学参数识别
    3.2 试验方案设计
    3.3 层状岩体力学特性的单轴压缩试验研究
        3.3.1 层理面倾角影响效应
        3.3.2 层理面间距影响效应
    3.4 层状岩体力学特性的三轴压缩试验研究
        3.4.1 围压影响效应
        3.4.2 层理面倾角影响效应
        3.4.3 层理面间距影响效应
    3.5 本章小结
第四章 隧洞围岩变形破裂演化规律
    4.1 隧洞模型建立及试验方案设计
        4.1.1 模型建立
        4.1.2 隧洞围岩变形破裂影响因素方案设计
    4.2 隧洞围岩变形破裂影响因素分析
        4.2.1 初始应力水平的影响效应
        4.2.2 侧压系数影响效应
        4.2.3 层理面倾角影响效应
        4.2.4 层理面间距影响效应
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢



本文编号：4036547