【摘要】：巖體裂隙的發(fā)展過(guò)程與擴(kuò)展機(jī)理及巖體的破壞一直為工程地質(zhì)界、巖石力學(xué)界和相關(guān)工程界所重視。這些斷續(xù)的結(jié)構(gòu)面在工程中開(kāi)挖或附加荷載的作用下會(huì)發(fā)生擴(kuò)展貫通,這些變化往往會(huì)對(duì)巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。巖土工程中很多事故都與巖體自身裂隙擴(kuò)展有關(guān)。但由于巖石是一種不均質(zhì)各向異性特殊材料,巖石裂隙擴(kuò)展理論不夠完善,并且試驗(yàn)時(shí)受觀測(cè)手段的限制很難觀測(cè)到內(nèi)部巖石擴(kuò)展的過(guò)程。真實(shí)巖石制作試件進(jìn)行裂隙擴(kuò)展試驗(yàn),受試驗(yàn)觀測(cè)限制獲得裂隙擴(kuò)展規(guī)律較為困難,因此,有必要借助數(shù)值模擬對(duì)該巖體裂隙擴(kuò)展問(wèn)題進(jìn)行研究獲取裂隙擴(kuò)展規(guī)律。本文首先介紹了幾種經(jīng)典的斷裂理論、裂隙受力與分類情況以及數(shù)值模擬軟件FLAC3D。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量出巖石的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度,由經(jīng)驗(yàn)公式求得巖石的內(nèi)摩擦角、粘聚力等參數(shù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石制作三點(diǎn)彎巖石試件,進(jìn)行含有預(yù)制裂隙巖石三點(diǎn)彎試驗(yàn),得出加載力與位移曲線、裂紋開(kāi)裂應(yīng)變與加載力關(guān)系曲線。采用FLAC3D軟件建立試驗(yàn)試件模型,采用FISH語(yǔ)言編制數(shù)值計(jì)算程序檢查發(fā)生拉伸屈服單元,將屈服單元賦予NULL模型,來(lái)模擬試件預(yù)制裂紋處的擴(kuò)展過(guò)程。得到三點(diǎn)彎試件破壞時(shí)裂隙擴(kuò)展規(guī)律和應(yīng)力分布規(guī)律,及試件內(nèi)含有原始裂紋的三點(diǎn)彎試件裂紋的擴(kuò)展過(guò)程。工程中由于巖體開(kāi)挖卸荷作用導(dǎo)致巖體應(yīng)力重分布,使得處于壓剪狀態(tài)的巖體內(nèi)部原生裂隙失穩(wěn)擴(kuò)展。本文最后討論了壓-剪荷載作用下巖體裂隙擴(kuò)展機(jī)理問(wèn)題。并結(jié)合工程實(shí)例研究了空區(qū)硐室破裂區(qū)范圍受摩擦角及粘聚力影響的分布規(guī)律及在不同厚跨比對(duì)空區(qū)穩(wěn)定性的影響。
[Abstract]:The development process and spreading mechanism of rock mass fractures and the failure of rock mass have been attached great importance to by engineering geology, rock mechanics and related engineering circles. Under the action of excavation or additional load, these intermittent structural surfaces will be expanded through, and these changes will often affect the strength and stability of rock mass. Many accidents in geotechnical engineering are related to the crack expansion of rock mass itself. However, due to the fact that rock is a kind of heterogeneous anisotropic material, the theory of crack propagation in rock is not perfect enough, and it is difficult to observe the process of internal rock growth by the limit of observation means in the experiment. It is difficult to obtain the crack propagation law by the limit of the experimental observation. Therefore, it is necessary to study the crack expansion problem of the rock mass by numerical simulation to obtain the fracture propagation law. In this paper, several classical fracture theories, fracture force and classification and numerical simulation software FLAC3D. are introduced. The compressive strength and tensile strength of rock are measured by experiments, and the internal friction angle and cohesive force of rock are obtained by empirical formula. The three-point bending test of rock with precast cracks was carried out by making three-point bend rock samples from the rock samples collected on the spot. The curves of loading force and displacement and the relationship between crack strain and loading force were obtained. The test specimen model was established by FLAC3D software, and the tensile yield element was checked by FISH language. The yield element was assigned to the NULL model to simulate the propagation process of the precast crack in the specimen. The crack propagation law and stress distribution law during failure of three-point bending specimen and the crack propagation process of three-point bending specimen with original crack in the specimen are obtained. In engineering, the stress redistribution of rock mass caused by the unloading of rock mass excavation results in the instability and expansion of the original fracture in the rock mass in the state of compression and shear. Finally, the mechanism of crack propagation in rock mass under compressive and shear loads is discussed. In combination with engineering examples, the distribution law of cavern fracture zone affected by friction angle and cohesive force and the influence of different thickness / span ratio on the stability of hollow zone are studied.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：2248160