本文關(guān)鍵詞：基于ABAQUS的大型地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國的水能資源開發(fā)正處于前所未有的高速建設(shè)時(shí)期,眾多水電站處于在建或待建狀態(tài)。而其中的大型或特大型水電站由于受到地形限制和其他因素的影響,必須采用地下廠房的布置方式,因而將產(chǎn)生相應(yīng)的地下洞室。大型地下洞室通常規(guī)模巨大、空間分布復(fù)雜、洞室所賦存的地質(zhì)條件也很復(fù)雜。加之洞室開挖是一種不可逆行為,發(fā)生破壞后無法恢復(fù)重建。因此,研究大型地下洞室的圍巖穩(wěn)定性分析方法,為實(shí)際工程提供可靠的理論支持,有利于保障大型地下工程長期運(yùn)行的安全穩(wěn)定性,具有重大的社會(huì)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本文以意大利Pont Ventoux水力發(fā)電站的Venaus中央洞室為工程背景,在總結(jié)前人實(shí)測(cè)地質(zhì)資料及巖體各項(xiàng)試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上,獲取圍巖及初始地應(yīng)力等相關(guān)重要參數(shù)。采用ABAQUS有限元軟件提供的Mohr-Coulomb屈服模型,針對(duì)該硬巖地下洞室開挖后的動(dòng)態(tài)變化過程進(jìn)行了圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析。在控制材料參數(shù)相同的情況下分別建立了二維加固、二維未加固、三維加固、三維未加固四種不同條件下的模型。主要分析了洞室開挖誘發(fā)的塑性區(qū)、應(yīng)力、位移的分布特征,以及各支護(hù)構(gòu)件的軸向荷載分布特征這四項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。首先通過對(duì)比相同維度條件下加固與未加固之間評(píng)價(jià)指標(biāo)的差異,分析了加固系統(tǒng)對(duì)圍巖穩(wěn)定的作用;其次分析了不同開挖階段對(duì)三維洞室模型的圍巖塑性區(qū)、主應(yīng)力的分布的影響,得到圍巖塑性區(qū)及應(yīng)力的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì);重點(diǎn)對(duì)圍巖拱頂中心豎向位移進(jìn)行了分析,得到分步開挖時(shí)各個(gè)不同開挖步對(duì)拱頂中心豎向位移的影響;然后將加固條件下的二維模型與三維模型在塑性區(qū)、最小主應(yīng)力和豎向位移這三個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比,得到維度不同的情況下模擬結(jié)果的差異;再將四種模型模擬計(jì)算出的拱頂內(nèi)部豎向位移與鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)的實(shí)際監(jiān)測(cè)位移進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。最后基于加固條件下的二維平面模型,采用參數(shù)變化的區(qū)間分析法,對(duì)圍巖參數(shù)敏感性進(jìn)行計(jì)算分析,得到各個(gè)參數(shù)對(duì)工程中具有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo)的敏感程度。并區(qū)分出影響計(jì)算結(jié)果的主要敏感性參數(shù)和次要敏感性參數(shù),對(duì)于類似工程圍巖參數(shù)的選取具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：地下洞室 數(shù)值模擬 圍巖穩(wěn)定性 敏感性分析 ABAQUS
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU457
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 研究背景及研究意義8-11
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3 研究內(nèi)容、思路及方法16-18
• 2 地下洞室圍巖穩(wěn)定性影響因素與判據(jù)18-26
• 2.1 概述18
• 2.2 影響洞室圍巖穩(wěn)定的幾類主要因素18-20
• 2.3 圍巖變形破壞類型及破壞機(jī)理20-22
• 2.4 圍巖失穩(wěn)的判據(jù)22-25
• 2.4.1 強(qiáng)度判據(jù)22-23
• 2.4.2 極限應(yīng)變判據(jù)23
• 2.4.3 圍巖收斂比判據(jù)23
• 2.4.4 基于突變理論的判據(jù)23-24
• 2.4.5 熵突變判據(jù)24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 圍巖彈塑性理論和ABAQUS簡介26-39
• 3.1 概述26
• 3.2 非線性理論的分類26-27
• 3.3 巖體彈塑性本構(gòu)關(guān)系27-32
• 3.3.1 屈服準(zhǔn)則與破壞條件28
• 3.3.2 強(qiáng)化定律28-29
• 3.3.3 流動(dòng)法則29-30
• 3.3.4 加載和卸載準(zhǔn)則30-31
• 3.3.5 增量理論31-32
• 3.4 巖體常見的幾類屈服準(zhǔn)則32-36
• 3.4.1 Tresca屈服準(zhǔn)則33
• 3.4.2 Mises屈服準(zhǔn)則33
• 3.4.3 廣義Tresca和Mises準(zhǔn)則33-34
• 3.4.4 Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則34-36
• 3.4.5 Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則36
• 3.4.6 Zienkiewice-Pande屈服準(zhǔn)則36
• 3.5 有限元軟件ABAQUS簡介及其適用性36-38
• 3.5.1 ABAQUS軟件簡介37
• 3.5.2 ABAQUS在巖土工程中的適用性37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 4 地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析39-77
• 4.1 引言39
• 4.2 工程概況39-47
• 4.2.1 巖體條件和巖體特征概述42-44
• 4.2.2 開挖及施工方法44-47
• 4.3 有限元分析47-51
• 4.4 二維有限元分析51-59
• 4.4.1 塑性區(qū)分布51-52
• 4.4.2 開挖引起的主應(yīng)力分布及大小52-55
• 4.4.3 開挖引起的位移分布及大小55-57
• 4.4.4 加固系統(tǒng)中的軸向荷載分布57-59
• 4.5 三維有限元分析59-71
• 4.5.1 分步開挖的塑性區(qū)分布60-61
• 4.5.2 分步開挖主應(yīng)力分布及大小61-67
• 4.5.3 開挖引起的位移分布及大小67-70
• 4.5.4 加固系統(tǒng)中軸向荷載分布70-71
• 4.6 二維與三維分析結(jié)果的對(duì)比71-76
• 4.6.1 塑性區(qū)分布的對(duì)比72-73
• 4.6.2 最小主應(yīng)力的對(duì)比73-74
• 4.6.3 豎向位移的對(duì)比74-76
• 4.7 本章小結(jié)76-77
• 5 圍巖參數(shù)的敏感性分析77-90
• 5.1 引言77
• 5.2 區(qū)間分析法基本原理及方法77-79
• 5.3 敏感性分析79-89
• 5.3.1 計(jì)算模型79
• 5.3.2 參數(shù)選取79-80
• 5.3.3 計(jì)算結(jié)果分析80-89
• 5.4 本章小結(jié)89-90
• 6 結(jié)論與展望90-93
• 6.1 結(jié)論90-92
• 6.2 展望92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻(xiàn)94-97

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本文編號(hào)：324232