不同泡水时间下的泥质砂岩蠕变特性试验研究及项目安全性分析

论文摘要

在复杂应力条件下,岩石可以表现出弹性、塑性和粘性等特性,同时岩石也具有与时间相关联的性质,这就是岩石的流变特性。岩石的流变性在工程中处处可见,它是一种能使岩石地下工程、边坡以及滑坡产生变形以至破坏的重要原因。但基于岩石的多样性,岩石的流变特性会受到不同岩类自身性质的影响,同时也会受到外界条件如地应力、水等因素的影响,需要综合考虑这些主客观因素才能去较准确的研究岩石的流变性,这也就导致了近年的岩石流变理论不算很完善。本文基于兰州水源地输水隧洞项目作为背景依托,对项目中的泥质砂岩洞段进行不同泡水时间下的泥质砂岩三轴蠕变试验,通过试验结果研究了蠕变曲线特性、蠕变破坏形态、围压对蠕变特性的影响以及水对蠕变特性的影响,然后对泥质砂岩蠕变模型的选取及反演参数,将拟合曲线与试验曲线的拟合程度进行分析,并得出不同泡水时间下蠕变模型的同一参数之间的线性关系。通过试算结果与现场实测数据相比得出工程计算参数,利用参数对隧洞洞段进行数值模拟分析,研究分析其安全性。本文具体研究内容包括下列几项:（1）基于兰州水源地输水隧洞项目,选取了隧洞中的一个泥质砂岩洞段采集岩样,制成试样,在岩土力学研究所实验室进行不同泡水时间下的泥质砂岩三轴蠕变试验,通过室内三轴蠕变试验,对其蠕变曲线规律、破坏形态以及围压和水的影响进行了研究分析,并为下一步对泥质砂岩的蠕变本构关系研究奠定了基石。（2）不同泡水时间下的泥质砂岩三轴蠕变试验之后,为了研究其蠕变本构关系,我们需引入蠕变本构模型。选定模型之后进行模型参数的反演,对参数的敏感性分析得出参数取值范围,后基于均匀设计方法得出参数拟合模型曲线,并与试验曲线对比分析,比较拟合效果,并得出不同泡水时间下等级轴向荷载的同一参数之间的线性关系。（3）基于前期工作,将试算结果与实际现场数据比对,得出工程计算参数,在ANSYS进行前处理的建模和网格划分,之后选用FLAC3D中的伯格斯模型,进行数值分析,所得衬砌的变形量、最大主应力及最小主应力等,来研究其安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 岩体流变的研究现状
•     1.2.2 岩体主要的流变理论模型
•   1.3 本文研究意义与主要内容
•     1.3.1 本文的研究意义
•     1.3.2 本文主要研究内容
•     1.3.3 研究路线
• 2 泥质砂岩三轴蠕变试验
•   2.1 工程概况
•   2.2 岩石取样
•   2.3 三轴压缩蠕变试验
•     2.3.1 试验设备
•     2.3.2 试验步骤
•     2.3.3 三轴压缩蠕变试验结果与分析
•     2.3.4 不同泡水时间对泥质砂岩蠕变性质的影响分析
•   2.4 本章小结
• 3 泥质砂岩蠕变本构模型与参数识别
•   3.1 蠕变模型
•     3.1.1 基本元件
•     3.1.2 组合模型
•   3.2 蠕变模型辨识
•   3.3 蠕变模型参数确定
•     3.3.1 参数敏感性分析
•     3.3.2 蠕变模型参数反演
•   3.4 本章小结
• 4 泥质砂岩蠕变数值模拟计算
• 3D简介'>  4.1 FLAC^3D简介
• 3D主要特点'>  4.2 FLAC^3D主要特点
• 3D的使用特征'>    4.2.1 FLAC^3D的使用特征
• 3D的求解流程'>    4.2.2 FLAC^3D的求解流程
• 3D的应用范围'>    4.2.3 FLAC^3D的应用范围
• 3D的不足'>    4.2.4 FLAC^3D的不足
•   4.3 蠕变数值模拟
•     4.3.1 模型的建立
•     4.3.2 模型参数选取
•     4.3.3 数值模拟结果及分析
•   4.4 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻攻读硕士学位期间发表的论文与专利

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 金韵哲

导师: 高金贺,杨凡杰,杨飞华

关键词: 泥质砂岩,泡水时间,三轴蠕变,蠕变本构模型,参数反演与模拟

来源: 东华理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 东华理工大学

分类号: TU45

总页数: 72

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