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《东北大学》 2014年
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基于FLAC3D岩石裂纹扩展实验与数值模拟研究

王义  
【摘要】:岩体裂隙的发展过程与扩展机理及岩体的破坏一直为工程地质界、岩石力学界和相关工程界所重视。这些断续的结构面在工程中开挖或附加荷载的作用下会发生扩展贯通,这些变化往往会对岩体的强度和稳定性产生影响。岩土工程中很多事故都与岩体自身裂隙扩展有关。但由于岩石是一种不均质各向异性特殊材料,岩石裂隙扩展理论不够完善,并且试验时受观测手段的限制很难观测到内部岩石扩展的过程。真实岩石制作试件进行裂隙扩展试验,受试验观测限制获得裂隙扩展规律较为困难,因此,有必要借助数值模拟对该岩体裂隙扩展问题进行研究获取裂隙扩展规律。本文首先介绍了几种经典的断裂理论、裂隙受力与分类情况以及数值模拟软件FLAC3D。通过试验测量出岩石的抗压强度、抗拉强度,由经验公式求得岩石的内摩擦角、粘聚力等参数。通过现场采集的岩石制作三点弯岩石试件,进行含有预制裂隙岩石三点弯试验,得出加载力与位移曲线、裂纹开裂应变与加载力关系曲线。采用FLAC3D软件建立试验试件模型,采用FISH语言编制数值计算程序检查发生拉伸屈服单元,将屈服单元赋予NULL模型,来模拟试件预制裂纹处的扩展过程。得到三点弯试件破坏时裂隙扩展规律和应力分布规律,及试件内含有原始裂纹的三点弯试件裂纹的扩展过程。工程中由于岩体开挖卸荷作用导致岩体应力重分布,使得处于压剪状态的岩体内部原生裂隙失稳扩展。本文最后讨论了压-剪荷载作用下岩体裂隙扩展机理问题。并结合工程实例研究了空区硐室破裂区范围受摩擦角及粘聚力影响的分布规律及在不同厚跨比对空区稳定性的影响。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU45

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 汪中林;单轴压缩下单裂隙类岩石力学特性和破坏规律研究[D];长江大学;2018年
2 黄伟;单轴压缩下裂隙岩体变形破坏机制研究[D];昆明理工大学;2018年
3 李帆;小净距双洞隧道盾构法施工对地层稳定性影响的研究[D];山东建筑大学;2017年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 翁云杰;几类反问题的复变量重构核粒子法研究[D];上海大学;2017年
2 梁俊龙;沥青路面动态模量及裂缝扩展研究[D];长安大学;2016年
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5 孙凤欣;基于非奇异权的改进的插值型无网格方法研究[D];上海大学;2014年
6 万福磊;建筑结构连续性倒塌数值模拟方法研究[D];中国建筑科学研究院;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程康康;锚固砂岩Ⅰ型断裂特性及控制机理试验研究[D];山东科技大学;2017年
2 曾泽民;加锚脆性类岩体单轴压缩力学特性与破裂特征试验研究[D];湖南科技大学;2017年
3 刘帅;乌东德水电站左岸地下厂房主洞室应力场与形变场数值模拟研究[D];吉林大学;2016年
4 刘东海;某地下水封洞库围岩稳定性研究[D];西南交通大学;2015年
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6 郭冠龙;昊锦塬煤矿含充填节理巷道围岩控制技术研究[D];中国矿业大学;2015年
7 王义;基于FLAC3D岩石裂纹扩展实验与数值模拟研究[D];东北大学;2014年
8 杜帅;城区复杂环境下节理岩体隧道施工力学研究[D];重庆大学;2014年
9 王增良;大渡河丹巴水电站软岩洞室围岩分类研究[D];成都理工大学;2013年
10 邵冬亮;含充填断续节理岩体裂隙扩展试验与数值模拟研究[D];山东大学;2012年
【同被引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏亚;小净距大断面双洞隧道台阶法施工对围岩的稳定性研究[D];山东建筑大学;2015年
2 王义;基于FLAC3D岩石裂纹扩展实验与数值模拟研究[D];东北大学;2014年
3 刘丰铭;浅埋偏压小净距黄土隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2013年
4 赵明;小净距盾构隧道施工力学效应现场监测与数值模拟分析[D];北京工业大学;2012年
5 冯亚飞;单轴压缩下裂纹扩展相似模型试验研究[D];重庆大学;2012年
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7 于增义;岩体隧道台阶法施工过程模拟分析研究[D];山东建筑大学;2011年
8 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
9 李树鹏;小净距隧道的施工监控量测和围岩稳定性的数值模拟研究[D];武汉理工大学;2008年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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3 陈璐;臧传伟;于凤海;谭云亮;赵同彬;张志军;;加锚岩石抗弯特性试验研究[J];岩土力学;2014年12期
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 李志宏;爆生气体作用下岩石裂纹扩展机理与数值模拟[D];西安理工大学;2006年
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7 杨凡;微波照射下岩石损伤机理的试验研究[D];西安科技大学;2015年
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