围岩劈裂时效力学模型及数值模拟研究

来源 :山东建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuruiqi8627361
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着我国西南部地区对地下洞室群的大量开发应用,在工程开展过程中,频发一个工程现象:地下洞室高边墙岩石劈裂,此种现象对我国地下洞室的安全性造成严重威胁。对岩石的脆性劈裂已有不少学者涉入,但关于围岩劈裂的时效性研究,却少有学者关心。本文以此作为研究课题,通过常规试验与能量方法相结合,实施数值模拟的手段,深入研究并阐述了围岩劈裂的时效性演化机制,并从中得出诸多有意义的研究结论。本文通过对岩石进行单轴压缩试验,确定了岩石的力学参数,并分析其强度特性,为我们开展下一步研究提供了便利。通过实验获得岩石应力-应变曲线,分析岩石劈裂时出现的几个代表性阶段:密实阶段、裂纹稳定发展阶段、裂纹不稳定发展阶段、失稳破裂等。本文研究假定是:岩石体受力仅为单轴压缩,忽略侧向应力的影响。文中详尽分析了缺陷岩石的力学特性,详尽阐述缺陷区岩石发生应力集中时应力分配原理,并在研究过程中将直线滑移型裂纹作具体研究对象,建立了时效性劈裂判据,以此来分析、判断岩石劈裂。本文结合热力学原理、能量耗散原理、损伤断裂力学、能量守恒定律等理论,运用直线滑移型裂纹进行分析,得出劈裂形成的基本原理。由于运用连续介质力学方法不能准确反映岩石劈裂状态,所以在计算应变过程中,将岩石理想化分成两部分分布计算:一用胡克定律计算纯弹性体弹性应变;二在计算缺陷体出现的张开应变时,利用卡氏定律,结合能量学原理,推导出应变公式进行求解。基于本文提出的能量耗散原理计算围岩侧向张开应变方法,运用数值模拟软件系统RFPA进行模拟,运用公式计算结果与模拟结果基本吻合,对比结果验证了理论的正确性。运用此方法对围岩的时效性劈裂计算,为大型地下洞室的工程施工、设计、优化提供了可靠依据和科学指导。
其他文献
近年来,基于性能的抗震理论越来越受到重视,对结构进行变形计算方法的研究具有重要的理论和实践意义,能力谱分析方法作为一种简便有效的弹塑性分析方法,即避免了以往非线性动力分
建筑结构的简化分析,可以在不建立复杂计算模型的条件下,快速得到结构的内力及变形。框架-核心筒-伸臂结构体系作为一种新型结构体系,现有的平面简化计算模型较少,且常常忽略
钢材作为结构材料,与混凝土、砌体相比具有良好的延性。只要采取合理的结构体系和节点形式,在强震作用下钢结构进入弹塑性后其优越的延性和耗能能力就会显现出来,所受到的地震作
防屈曲支撑(buckling-restrained brace,简称BRB)是一种受拉和受压都能够保证达到屈服强度的轴心受力构件,可有效的吸收注入结构的地震能量,降低了结构的地震反应。针对传统
开口薄壁杆件在荷载的作用下平面内刚度比平面外刚度大许多。由于开口薄壁杆件的壁厚一般较小,抗扭性能较差,在压力作用下可能出现扭转屈曲或弯扭屈曲。为了提高薄壁杆件的刚
学位
X型圆钢管相贯节点是单层肋环型网壳结构的典型节点。本文研究X型圆钢管相贯节点的平面外静力抗弯性能,包括抗弯刚度和抗弯承载力。结合上海光源工程的需要,进行了6组试件的平
根据功能梯度材料的研究现状,本文提出采用有限单元法研究2D-FGM平面在边界温度影响下冷却过程中的瞬态热应力场问题。结合傅里叶定律和热力学第一定律,推导出了二维热传导的
近年来对SRC结构的研究越来越受到各国学者的关注,尤其是SRC结构在火灾中的表现,如何提高SRC结构在火灾中的耐火极限已经成为摆在研究人员面前的重要研究课题之一。但耐火试
深基坑支护工程是许多科研学者和专家们关注的岩土工程中的难点热点问题,它是一个比较复杂的系统工程,其影响因素很多,而且各个因素之间相互联系相互制约。如果对支护方案和设