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《成都理工大学》 2002年
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高地应力区结构性流变围岩稳定性研究

刘高  
【摘要】: 复杂条件下地下硐室及其围岩的稳定性历来受到关注,尤其是高地应力区、较为破碎的围岩,在高强度采动作用下的地下巷道,如金川矿区,巷道变形破坏非常严重且持续时间长,巷道挖掘、支护和维护难度大。由于这类围岩显示出显著的流变性,以前的研究者多基于岩石流变观点,用连续介质流变理论来研究围岩的流变性及巷道变形破坏的时间相关性;而对其岩体结构,则认为是确定的和固定不变的。工程实践表明,这些研究尚未能揭示围岩变形破坏本质,基于这些研究而采取的支护措施,效果不甚理想。 本文主要针对金川地下巷道,根据大量的现场调研以及丰富的试验、测试和监测资料,同时查阅并参考了国内较多类似地下工程的资料,发现这类高应力区较破碎的坚硬或较坚硬围岩的流变性及其它相关特征,不是由岩石变形引起,而是由结构面的时间相关性变形所致。据此,提出围岩结构性流变的观点。结构性流变(structural rheology)是指在高应力区完整性差的坚硬或较坚硬岩体内,由于工程开挖,结构面依应力状态而发生一系列复杂的时间相关性力学行为和力学响应,使工程岩体表现出显著流变的现象或过程,文中,利用多种实测资料,从围岩应力、围岩位移、围岩压力和巷道变形破坏的时间和空间分布特征以及弹性波速度的变化特征,论证了围岩动态过程中,结构面随时间而发生变化,导致围岩产生强烈的流变和其它相关特征。并用这些资料,讨论了围岩的结构性流变的动态特征、机制和模式,也给出了结构性流变的理论解析解和数值计算结果。基于围岩结构性流变的认识,在金川二矿区1198分段,选择了变形破坏严重、支护难度较大的巷道作为试验巷道(50m),以进一步研究高应力区结构流变围岩及其工程对策。试验巷道的成功,证明本文对围岩结构性流变及其本质的认识是正确的,也说明基于围岩动态本质及结构性流变观点,找到彻底解决金川(型)地下巷道支护难题的工程措施是可能的。 结构性流变观点从动态上和本质上认识岩体及其变形破坏,突破了关于岩体结构及其特征的静态认识,研究结果也可为同类型复杂条件下的地下工程研究及支护所借鉴和参考。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TD325

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 姜云,李永林,李天斌,王兰生;隧道工程围岩大变形类型与机制研究[J];地质灾害与环境保护;2004年04期
2 黄宗英;;支护阻力抑制围岩饱水软化作用研究[J];华东公路;2012年03期
3 徐长洲;陈万祥;郭志昆;;软岩蠕变特性的数值分析[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2006年06期
4 李顺才;张春;缪协兴;陈占清;;巷道局部弱支护围岩应力场及稳定性分析[J];采矿与安全工程学报;2010年04期
5 王波;;软岩巷道弹性恢复变形计算研究[J];煤矿开采;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 张智慧;李英杰;唐鑫;;岩石分区碎裂化试验研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
2 张晓科;秦四清;陶波;;围岩变形破坏机制研究现状综述[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(上册)[C];2006年
3 郭富利;张顶立;苏洁;牛晓凯;侯艳娟;;含软弱夹层层状隧道围岩变形机理研究[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 曾杰;深埋硬岩隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2011年
2 韩斌;金川二矿区充填体可靠度分析与1#矿体回采地压控制优化研究[D];中南大学;2004年
3 王广德;复杂条件下围岩分类研究[D];成都理工大学;2006年
4 刘建华;岩体力学行为拉格朗日分析方法研究与工程应用[D];山东大学;2006年
5 袁海平;诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究[D];中南大学;2006年
6 王志强;甘肃引洮工程重大工程地质问题研究[D];兰州大学;2006年
7 杨根兰;蚀变岩特性及其工程响应研究[D];成都理工大学;2007年
8 房倩;高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D];北京交通大学;2010年
9 李波;受载含瓦斯煤渗流特性及其应用研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卢萍;热—流—固耦合条件下软岩巷道压力与变形的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 黎明镜;热力耦合作用下深井巷道围岩变形规律研究[D];安徽理工大学;2010年
3 齐珺;深部岩体非线性蠕变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
4 杨彩红;水对深部工程软岩蠕变规律的影响[D];辽宁工程技术大学;2005年
5 张传成;开滦吕家坨矿巷道围岩蠕变规律数值模拟的研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
6 杨春丽;金川二矿区深部巷道支护技术研究[D];昆明理工大学;2006年
7 龚选平;泥质粉砂岩含水率对其蠕变特性影响的研究[D];西安科技大学;2006年
8 吴义鹰;锦屏二级水电站地下厂房洞室群围岩稳定性分析与评价[D];成都理工大学;2006年
9 寇佳伟;锦屏二级水电站深埋隧洞围岩分类研究[D];成都理工大学;2006年
10 王波;龙口海域软岩巷道围岩变形规律分析研究[D];山东科技大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 杨立明,王振亚,兰丛欣;青藏高原北部地区强震演化过程研究[J];地震;1999年04期
4 傅承义;地壳形变与地震[J];地壳形变与地震;1981年01期
5 徐菊生,赖锡安,卓力格图,施闯,姜卫平;中国大陆西部地区现今的块体运动[J];地壳形变与地震;2000年02期
6 帅平,吴云,周硕愚;用GPS测量数据模拟中国大陆现今地壳水平速度场及应变场[J];地壳形变与地震;1999年02期
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8 潘裕生;青藏高原的形成与隆升[J];地学前缘;1999年03期
9 聂德新;张咸恭;韩文峰;;围压效应与软弱夹层的物理力学特性的相关性研究[J];地质灾害与环境保护;1990年01期
10 崔作舟;青藏高原地壳的伸缩及其力学性质[J];地质力学学报;1999年03期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 曾杰;深埋硬岩隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2011年
2 韩斌;金川二矿区充填体可靠度分析与1#矿体回采地压控制优化研究[D];中南大学;2004年
3 王广德;复杂条件下围岩分类研究[D];成都理工大学;2006年
4 刘建华;岩体力学行为拉格朗日分析方法研究与工程应用[D];山东大学;2006年
5 袁海平;诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究[D];中南大学;2006年
6 王志强;甘肃引洮工程重大工程地质问题研究[D];兰州大学;2006年
7 杨根兰;蚀变岩特性及其工程响应研究[D];成都理工大学;2007年
8 房倩;高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D];北京交通大学;2010年
9 李波;受载含瓦斯煤渗流特性及其应用研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张吉园,张志勇,邢仲星;多模型Biot固结有限元分析[J];四川建筑科学研究;2000年01期
2 刘万兴,胡旭明;粘弹性动态增量反演分析在软土隧道注浆加固顶升中的应用[J];四川建筑科学研究;2001年04期
3 张凡,曹振,黄羽中;桩桥墩下土钉支护的土钉内力有限元分析[J];四川建筑科学研究;2003年03期
4 付志前;单向土工格栅加筋土的流变模型[J];四川建筑科学研究;2004年02期
5 富海鹰,冯君,李友明;超大型运梁设备对预制场地基基础影响分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
6 冯君,吕和林,李安洪;顺层岩质边坡稳定性影响因素分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
7 娄世飞;于远忠;;某白灰厂滑坡变形机制研究[J];四川建筑科学研究;2006年02期
8 郭艳华;郭志昆;;岩土工程反分析的初步探讨[J];四川建筑科学研究;2006年03期
9 陈广斌;;关键块体在边坡岩体稳定性评价中的应用[J];四川建筑科学研究;2007年01期
10 钟卫;周德培;杨涛;冯君;;顺层岩石高边坡在卸荷条件下失稳长度的确定[J];四川建筑科学研究;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张志毅;孟海利;杨年华;薛里;;爆炸加固软土地基机理的试验研究[A];中国力学学会工程爆破专业委员会《2011全国爆破理论研讨会》论文选编[C];2011年
2 林达明;尚彦军;吴锋波;张巍;张翔;;基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 林达明;尚彦军;孙福军;孙元春;吴锋波;刘志强;;岩体强度估算方法研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 祁生文;伍法权;;高地应力地区河谷应力场特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
5 尚彦军;史永跃;林达明;吴锋波;张巍;;从浅表花岗岩体中地应力测试深度与应力值间关系分析剥蚀厚度[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
6 张年学;盛祝平;李晓;李守定;赫建明;;岩石泊松比与内摩擦角的关系研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
7 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
8 马超锋;李晓;成国文;赫建明;;大跨度公路隧道围岩动态分级的Bayes优化[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
9 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
10 赵留升;梁天佑;白雪梅;;三峡库区秭归县综合港口滑坡稳定性评价及防治对策[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(下册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
3 李伟;深部巷道围岩稳定性安全控制原理与应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 李洪奎;沂沭断裂带构造演化与金矿成矿作用研究[D];山东科技大学;2010年
5 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
6 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 金宠;雪峰陆内构造系统逆冲推滑体系[D];中国海洋大学;2010年
9 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
10 赵洪涛;甘肃中南部滑坡、泥石流灾害机制及防灾可持续发展研究[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
3 魏明俐;深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
5 陈云娟;类岩石材料蠕变本构试验研究及基于FLAC~(3D)实现[D];山东科技大学;2010年
6 宋秀群;高应力大断面破碎煤巷支护技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 刘武麟;临近断层回采巷道围岩变形特征及支护技术研究[D];山东科技大学;2010年
8 卞西春;松软破碎巷道围岩弱结构支护与控制[D];山东科技大学;2010年
9 马浩宁;中国北方地区中、新生代古地理与油气资源关系[D];山东科技大学;2010年
10 郑茂兴;薄层灰岩顶板回采巷道围岩控制技术研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 仵彦卿;地下水与地质灾害[J];地下空间;1999年04期
2 徐军,雷用;地下隧洞稳定的可靠性分析[J];地下空间;2000年02期
3 王志亮,李筱艳,殷宗泽;遗传算法和改进的BP网络杂交法在岩土工程中应用[J];地下空间;2001年03期
4 国胜兵,赵毅,赵跃堂,刘建新,王明洋;地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力分析[J];地下空间;2002年04期
5 杨林德,萧蕤;复合支护的可靠度分析[J];地下空间;2003年01期
6 顾中华,高广运;基于软土固结蠕变试验非线性蠕变函数及参数分析[J];地下空间;2004年01期
7 黄伦海,刘伟,刘新荣;单洞四车道公路隧道开挖的模型试验[J];地下空间;2004年04期
8 翟所业,贺宪国;巷道围岩塑性区的德鲁克-普拉格准则解[J];地下空间与工程学报;2005年02期
9 张秉鹤;陈剑平;;某特长公路隧道相对浅埋洞段岩爆机理初探[J];地下空间与工程学报;2006年06期
10 王学滨;潘一山;李英杰;;围压对巷道围岩应力分布及松动圈的影响[J];地下空间与工程学报;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 侍爱国;;金川Ⅲ矿区贫矿资源开发利用的战略意义[A];中国有色金属学会第五届学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王永岩;软岩巷道变形与压力分析控制及预测[D];辽宁工程技术大学;2001年
2 王栋;熵及其在水系统中的研究与应用[D];河海大学;2001年
3 胡斌;深切峡谷区大型地下洞室群围岩稳定性的动态数值仿真研究[D];成都理工大学;2002年
4 李天斌;岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D];成都理工大学;2002年
5 盛建龙;岩体结构面力学特征及地下工程结构稳定性的研究[D];武汉理工大学;2002年
6 王自明;油藏热流固耦合模型研究及应用初探[D];西南石油学院;2002年
7 陈先国;隧道结构失稳及判据研究[D];西南交通大学;2002年
8 胡夏嵩;低地应力区地下洞室围岩稳定性研究[D];长安大学;2002年
9 韦立德;岩石力学损伤和流变本构模型研究[D];河海大学;2003年
10 包腾飞;混凝土坝裂缝的混沌特性及分析理论和方法[D];河海大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘佳宝;铁路隧道结构设计系统的研究与开发[D];北京交通大学;2010年
2 宋波;达陕高速公路隧道塌方机制及处治措施研究[D];成都理工大学;2011年
3 王飞虎;地下洞室预应力锚杆支护机理及设计参数确定方法研究[D];西安理工大学;2001年
4 王明华;金沙江溪洛渡水电站地下洞室围岩分类及稳定性评价[D];成都理工学院;2001年
5 马士进;软岩巷道围岩扩容软化变形分析及模拟计算[D];辽宁工程技术大学;2002年
6 谢红强;小湾坝肩槽开挖高边坡卸荷特性三维非线性有限元分析及加固措施研究[D];四川大学;2002年
7 何显松;高拱坝坝肩稳定三维地质力学模型破坏试验研究[D];四川大学;2002年
8 奚家米;锚喷支护巷道围岩稳定可靠度分析[D];西安科技学院;2002年
9 姚裕春;高水平应力软岩巷道围岩变形机理及支护对策[D];西安科技学院;2002年
10 曹继伟;大跨度山岭隧道围岩与支护结构稳定性的数值模拟分析[D];大连理工大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘小伟;谌文武;刘高;韩文峰;;引洮工程红层软岩隧洞TBM施工预留变形量分析[J];地下空间与工程学报;2010年06期
2 帅建兵;;老东山隧道软弱围岩变形开裂控制技术研究[J];铁道科学与工程学报;2012年01期
3 王自高;何伟;;水电水利工程地质灾害问题分类[J];地质灾害与环境保护;2011年04期
4 李虎军;李德武;;隧道位移反分析研究[J];福建建材;2011年08期
5 王建华;;综放回采巷道锚网索支护设计[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年01期
6 肖万明;周亦涛;路维;;木寨岭铁路隧道斜井大变形的控制技术探讨[J];国防交通工程与技术;2011年05期
7 邵丽霞;;旋喷桩在回水河连拱隧道软基处治中的应用[J];公路交通科技(应用技术版);2009年12期
8 靳晓光;李晓红;;高地应力区深埋隧道软弱围岩支护结构力学特性研究[J];公路交通科技;2008年02期
9 张连成;叶飞;谢永利;;软弱破碎围岩隧道大变形机理及处治[J];公路交通科技;2011年12期
10 王唢;赵明阶;林志;;公路隧道施工常见地质灾害问题综述[J];公路交通技术;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 刘鹏博;樊忠华;明世祥;;河下矿体充填开采安全性研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
2 范建海;张世飙;郭刚;罗学东;陈建平;;两郧大断裂控制下十漫高速公路隧道施工地质灾害分析[A];湖北省公路学会高速公路隧道监控技术研讨会论文集[C];2006年
3 唐旭海;张建海;蒋峰;赵文光;武世婷;周广峰;;关于锚固支护设计的统计方法研究[A];第六届全国地面岩石工程学术会议暨第二届岩土力学与工程前沿论坛论文集[C];2007年
4 藤宏伟;任松;姜德义;杨春和;;共和隧道页岩饱水软化试验研究[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
5 张文新;张建国;刘志强;高攀;李沿宗;;木寨岭隧道地应力特征及对隧道变形影响的研究[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年
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7 Peng Sha;Faquan Wu;Qiliang Guo;;Anisotropic deformation in Muzhailing railway tunnel,Gansu,China[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2014年
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9 董景涛;刘长武;苏蔚;;流固耦合作用下岩石类材料的若干流变问题[A];中国矿业科技文汇——2015[C];2015年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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6 石岩林;李彪;戴峰;朱永国;徐奴文;;高地应力区地下厂房开挖中微震活动性分析[J];人民长江;2014年08期
7 王富青;;高地应力区煤巷锚网支护参数优化与应用[J];河北煤炭;2010年01期
8 王忠福;刘汉东;王四巍;姜彤;黄志全;;深部高地应力区软岩巷道模型试验及数值优化[J];地下空间与工程学报;2012年04期
9 房敦敏;刘宁;张传庆;褚卫江;陈晓江;;高地应力区大直径TBM掘进岩爆风险控制[J];岩石力学与工程学报;2013年10期
10 王鹏;侍克斌;龙小明;陈功民;白现军;;高地应力区层状围岩斜竖井施工爆破数值模拟[J];水资源与水工程学报;2013年02期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 张志良;徐志英;;高地应力区地下洞室围岩稳定和变形分析[A];第一届华东岩土工程学术大会论文集[C];1990年
2 石金良;;高地应力区岩石的脆性破裂[A];全国首届工程地质学术会议论文选集[C];1979年
3 林大泽;;西部矿业锡铁山铅锌矿高地应力区矿山巷道围岩稳定性及其安全问题探讨[A];中国职业安全健康协会首届年会暨职业安全健康论坛论文集[C];2004年
4 韩常领;;公路隧道岩爆灾害及其防治[A];中国公路学会’2000学术交流论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘高;高地应力区结构性流变围岩稳定性研究[D];成都理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 焦红星;高地应力区隧洞围岩稳定性分析[D];河海大学;2006年
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