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《中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)》 2008年
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层状岩体开挖变形机制及破坏机理研究

梅松华  
【摘要】: 各向异性是岩体的一个重要性质,层状岩体在地下工程和边坡工程中常常表现为横观各向同性特征,对岩体的开挖变形和应力分布具有显著的影响。本文以龙滩工程为背景,研究两类典型层状岩体工程问题,即陡倾角层状岩体巨型地下洞室群围岩及陡倾角反倾向层状岩质边坡工程岩体的变形、破坏特征。针对陡倾角层状岩体的特点,运用理论分析、位移监测分析、数值模拟等手段,多方法、多指标综合研究分析了层状岩体在开挖扰动下的变形破坏规律。研究工作及主要成果包括: (1)从层状岩体的三类结构面入手,研究了层状岩体的典型地质特征,分析了各种结构面对层状岩体工程性质的影响;对层状岩体的变形破坏类型、破坏特征、破坏机理进行了探讨。 (2)提出了基于均匀设计和粒子群——最小二乘支持向量机的工程区域地应力场参数的小样本快速反演方法,并应用于龙滩地下厂房区域三维地应力场参数的反分析,获得了地下厂房区地应力场沿深度的分布规律。 (3)基于FLAC3 D的计算分析及方便的二次开发平台,在遍布节理模型(ubiquitous-joint)中引入材料变形的各向异性,提出了变形横观各向同性遍布节理模型,采用VC++编程语言进行本构模型开发,获得了可以在FLAC3 D中直接加载和调用的本构模型动态链接库文件,并进行了新模型的验证。 (4)引入非线性数据统计方法,提出了基于变点分析的岩土工程变形观测资料的分析方法,并应用于工程监测分析中,为岩土工程监测数据分析指出了一条新途径。 (5)采用正交设计及方差分析方法研究了层状岩体地下洞室群围岩变形的主要影响因素,获得了围岩变形影响因素的趋势图。 (6)改进了反倾向层状边坡岩块倾倒的极限平衡方法(G-B法),考虑了底面岩桥、非正交节理切割、水压力等对反倾向层状边坡倾倒破坏的影响,从而解释了上层滞水对边坡倾倒的加速作用。 (7)将研究成果应用于龙滩电站地下厂房洞室群围岩开挖变形特征的研究,运用监测位移分析以及有限元、离散元和FLAC3 D等数值模拟方法,从二维和三维两个角度,整体三维模型和局部三维模型两种尺度,弹性、莫尔-库仑和变形横观各向同性遍布节理模型等三种模型,对龙滩电站地下厂房洞室群进行了多角度、多尺度、多方法和多手段的综合分析,研究了龙滩电站地下厂房群围岩在洞室群开挖过程中的应力分布特征、变形和破坏特征,获得了一些重要的结论。 (8)采用监测位移分析、离散元和FLAC3 D等数值方法对龙滩电站左岸进水口反倾向层状岩质高边坡的开挖变形破坏特征进行研究,评价了边坡的稳定性。 鉴于层状岩体在水电工程、交通工程的普遍性,本文对两类典型层状岩体工程的研究可以为其他类似工程研究提供参考。
【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】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU452

【引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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2 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
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 马斌;遗传算法在初始地应力场分析计算中的应用[D];天津大学;2004年
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