节理裂隙网络模拟及其在地下洞室稳定性分析中的应用

【摘要】：随着国内外地下水电站、地下隧道、大型矿山巷道等的大规模兴建,岩石力学的研究重点日益转入地下。在地下工程的建设中,不可避免的要遇到岩体的开挖和处理问题,其中节理岩体是各种岩体工程和环境工程中经常遇到的一种复杂岩体,节理裂隙岩体的稳定性对整个地下工程岩体结构的安全性具有至关重要的作用。因此,正确的模拟节理岩体结构面对研究岩体节理裂隙的特征和分布规律具有重要的意义,同时为地下工程的安全稳定性分析提供重要依据。 基于结构面网络模拟结果,建立岩体力学分析模型,然后开展进一步的数值计算分析,在岩体工程中具有良好的发展前景。本文应用visual basic语言自行编制了可视节理网络模拟程序,直观再现了岩体内部的节理分布情况；生成通用离散元软件UDEC可执行的数据文件,并对含节理岩体进行力学分析计算；然后以含节理岩体的地下洞室为例,分别计算了静力和地震荷载作用下,地下洞室围岩在不同时段的应力及位移变化情况；最后应用离散元软件UDEC初步分析了地震荷载作用下,节理倾角、地应力特征以及地震波振幅、频率等因素对含节理岩体地下洞室动态响应的规律。 研究表明：本文模拟程序产生的节理数据能有效体现地下洞室的变形情况和受力特点；同时得出地震荷载作用下,影响因素的一般规律。本文计算方法与结果对含节理岩体地下洞室工程的变形和破坏机制以及抗震工程设计具有指导意义,同时为进一步的应用与研究提供了参考。