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地下水与地震作用下节理岩体地下洞室围岩力学响应研究

吕涛  
【摘要】:节理岩体中地下洞室的稳定性是广大研究、设计、施工人员十分关注的问题。一般而言,影响节理岩体地下洞室稳定性的因素除了其自身的岩体结构外,还包括诸如地应力、地下水、地震、地热等环境因素。 本文主要讨论地下水、地震荷载以及地下水与地震耦合作用对节理岩体中地下洞室围岩力学响应的影响。利用基于离散单元法的岩土工程软件UDEC,建立节理岩体中地下洞室围岩模型,分别分析地下水作用下、地震荷载作用下以及地下水与地震耦合作用下地下洞室围岩力学响应规律。 经研究分析,得到如下主要结论。 (1) 地下水对节理岩体中地下洞室围岩力学响应具有影响。在地下水作用下,节理岩体中地下洞室混凝土衬砌上内力值较没有地下水作用时有所增加。wt(即地下水位到地下洞室中心处的距离)是影响地下水作用下节理岩体地下洞室围岩力学响应的重要因素。通常情况下,随着wt 的增加,节理岩体地下洞室围岩力学响应增加。由于地下水在节理岩体中流速很小,因此节理贯通率与水力开度这两个重要节理水力学参数对地下洞室围岩力学响应影响远不及前者。 (2) 地震波峰值速度与频率对节理岩体中地下洞室围岩力学响应具有显著影响。随地震波峰值速度增大,节理岩体地下洞室围岩力学响应增加。增加方式与增加幅度与地震波频率及介质点在围岩中所处的位置有关。当地震波频率接近节理岩体地下洞室围岩的自振频率时,围岩的力学响应明显大于其它频段地震波作用下力学响应;在远离自振频率的频段范围内,随着地震波频率增大,围岩力学响应有增大趋势。 (3) 与地下水、地震荷载单独作用相比,地下水与地震耦合作用下节理岩体地下洞室围岩力学响应更为剧烈,对地下洞室稳定性更为不利。地下水与地震耦合作用下节理岩体地下洞室围岩力学响应并非地下水与地震荷载单独作用下力学响应的简单叠加。


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