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《中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)》 2007年
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深埋板岩隧洞围岩力学特性研究

包宏涛  
【摘要】: 本文以南水北调西线工程深埋引水隧洞为研究背景,首先对板岩岩体进行了力学试验参数研究,得出本课题研究的控制性岩体力学参数;然后对其进行了室内蠕变实验研究,确定出了板岩的蠕变本构模型和蠕变参数;最后利用FLAC3D软件进行数值模拟,对板岩变形问题展开了较为深入地研究,并对板岩隧洞稳定性进行了分析,初步探讨了围岩的变形破坏机理。具体研究成果如下: 1.利用室内三轴压缩实验,结合岩体参数经验估算法,对板岩隧洞的控制性力学参数进行研究,给出了较为合理的控制性岩体物理力学参数,为数值模拟提供了可靠的参数依据。 2.利用室内单三蠕变实验,对板岩的蠕变特性进行研究,确定出合理的蠕变模型,并拟合出对应的蠕变参数,为数值模拟中分析深埋洞室的流变特性提供合理的参数依据。 3.将西线工程软岩隧洞问题简化为平面应变问题来考虑,结合岩体力学参数,应用弹塑性理论数值模拟研究了西线工程深埋板岩隧洞开挖后围岩的应力、应变状态、变形大小以及塑性区的分布等非线性变形规律,并进行围岩稳定性的计算,并通过对埋深、洞径、侧压力系数等参数的敏感性分析,研究各因素对西线工程深埋引水隧洞围岩变形的影响,得到各岩体物理力学参数对隧洞围岩变形影响程度,为工程设计和现场施工提供了较有价值的参考。 4.应用粘弹塑性理论数值模拟研究了西线工程深埋板岩隧洞开挖后围岩的应力、应变状态、变形大小以及塑性区的分布等非线性变形规律,并与弹塑性状态的计算结果进行了比较,结果表明,围岩的流变特性十分明显。 5.通过比较弹塑性计算和粘弹塑性计算得出的隧洞最大位移变形量,得出了如下结论:在相同假设条件,相同参数的情况下,粘弹塑性结果将是弹塑性结果的两倍左右;而且两者的结果都表明:洞壁四周围岩首先由压应力引起剪胀破坏,随着剪胀破坏向围岩深处发展,将逐渐引起岩石裂隙扩张和体积膨胀,导致洞室周边岩层弯曲,并产生弯曲拉应力,致使隧洞岩层变形。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U451.2

【引证文献】
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【同被引文献】
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