【摘要】：隨著國(guó)家加大對(duì)西部地區(qū)的開(kāi)發(fā)和利用,地下洞室開(kāi)挖問(wèn)題越來(lái)越受到專家學(xué)者們的重視,不論是高鐵隧道工程、地鐵項(xiàng)目,還是大型水電站的引水隧道的建設(shè),甚至核廢料處置庫(kù)和石油開(kāi)采都涉及地下洞室的開(kāi)挖建設(shè),因此,研究地下洞室開(kāi)挖損傷演化機(jī)理具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。地下洞室損傷演化過(guò)程受到圍壓大小、巖體的各向異性、裂隙幾何分布、地下水滲流等眾多因素的影響。在這些因素的作用下地下巖體內(nèi)部次生裂隙不斷生成,原生裂隙和次生裂隙并不斷向巖橋以及洞室邊墻擴(kuò)展貫通,引起地下洞室邊墻發(fā)生坍塌破壞和涌水現(xiàn)象。本文采用改進(jìn)的RBSM模型,模擬了不同圍巖條件下的洞室圍巖損傷演化過(guò)程,分析了強(qiáng)度各向異性、彈性各向異性以及裂隙幾何分布對(duì)洞室圍巖損傷演化過(guò)程的宏細(xì)觀影響機(jī)制,并考慮了地下水滲流的影響,建立了水力耦合RBSM模型,分析了在孔隙水壓力作用下地下洞室損傷演化規(guī)律,主要有以下研究?jī)?nèi)容:(1)通過(guò)采用改進(jìn)的RBSM數(shù)值模擬方法,建立了裂隙巖體的宏細(xì)觀損傷模型,同時(shí)采取漸變式網(wǎng)格大大減少了模型計(jì)算量,提高計(jì)算效率,與傳統(tǒng)的離散型裂隙網(wǎng)絡(luò)不同,本文方法能夠很好的計(jì)算出裂隙巖體內(nèi)部的應(yīng)力不均勻分布,因此其結(jié)果較為全面和真實(shí)。(2)基于蒙特卡羅方法,引入裂隙跡線長(zhǎng)度和開(kāi)度的相關(guān)性函數(shù),提出了一個(gè)改進(jìn)的隨機(jī)裂隙網(wǎng)絡(luò)生成算法。與布爾模擬生成的真實(shí)裂隙場(chǎng)進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了改進(jìn)算法能夠有效地模擬地下巖體內(nèi)部裂隙分布。可為巖體工程滲控分析提供理論基礎(chǔ)和數(shù)值計(jì)算工具。(3)通過(guò)模擬在不同圍壓作用下的洞室開(kāi)挖損傷演化,得到了洞室圍巖卸載應(yīng)力與變形的關(guān)系,并推導(dǎo)了洞室圍巖位移的解析解,通過(guò)與Comsol軟件模擬對(duì)比,驗(yàn)證了本文解析解的推導(dǎo)過(guò)程和數(shù)值計(jì)算程序是正確的。(4)基于默茲河高泥灰?guī)r地下實(shí)驗(yàn)室工程,研究了兩個(gè)開(kāi)挖方向不同的洞室(GEX和GCR)圍巖的變形行為和損傷演化過(guò)程。通過(guò)不同算例的比較,研究了洞室開(kāi)挖方向、抗剪強(qiáng)度、彈性各向異性和強(qiáng)度各向異性對(duì)洞室圍巖的變形行為和損傷斷裂過(guò)程的影響。(5)首次在RBSM洞室模型中考慮了水力耦合作用,論證了孔隙水壓力對(duì)地下洞室圍巖開(kāi)挖損傷過(guò)程的影響。通過(guò)在RBSM模型網(wǎng)絡(luò)中預(yù)置單裂隙、不同方向裂隙組和隨機(jī)裂隙組,研究了裂隙幾何分布對(duì)地下洞室演化的影響,得到的模型數(shù)值結(jié)果更加近真實(shí)的地下洞室裂隙場(chǎng),盡管隨機(jī)裂隙布置方式導(dǎo)致洞室演化模式更加復(fù)雜,但其預(yù)置裂隙起裂擴(kuò)展規(guī)律與單裂隙洞室破壞得出的規(guī)律一致。
【圖文】：

地下洞室工程

常見(jiàn)的洞室問(wèn)題
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TV554

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2607911