论文摘要
岩石力学机制分析的目的之一是对地下开挖洞室围岩的稳定性进行分析,针对地下洞室围岩力学特性的大量现场数据和实验研究表明,相比于假定粘聚力和摩擦强度组分同时发挥的传统模型,基于Mohr-Coulomb强度准则的粘聚力弱化-摩擦力强化（CWFS）模型对洞室围岩稳定性的预测有更好的效果。本文的主要目的是利用CWFS模型对洞室围岩稳定性进行分析,加深对强度组分非同步发挥概念的理解,从而更好指导设计与施工。首先,本文介绍了常用的岩体强度准则理论,然后对岩土材料（摩擦性材料和粘性材料）破坏过程中强度组分的发挥情况进行了分析,从而论证了强度组分非同步发挥概念的合理性,并介绍了CWFS模型。其次,本文在理论分析的基础上,借助于FLAC3D软件,分别使用弹性模型、理想弹塑性模型、应变软化模型、弹脆性模型和CWFS模型对Mine-by圆形试验洞室进行了数值模拟,并基于对洞室围岩水平位移、竖向位移、应力分布和塑性区特点的对比分析,论证了CWFS模型的实用性;为了研究CWFS模型各力学参数对洞室围岩破坏区的影响程度,对各力学参数分别进行了敏感性分析;本文还引入了滞缓系数的概念。最终得出了以下几点结论:（1）假定粘聚力和摩擦强度组分同步发挥的本构模型,不能很好地预测洞室围岩的破坏。（2）CWFS模型可以用双线段包络线来表示。在洞室围岩破坏过程中,粘聚力强度最初在发挥强度中占主导地位,最终随着粘聚力的损失,摩擦强度逐渐占主导地位。（3）由CWFS模型模拟得到洞室围岩水平位移和竖向位移明显大于其他几个模型;由CWFS模型得到的应力场更能准确反应破坏区形成后应力向围岩深部转移集中的特征。（4）相比于其他传统模型,CWFS模型能有效预测开挖洞室围岩破坏区的深度和范围,其结果更吻合现场实测数据。（5）不同参数对CWFS模型模拟结果的影响程度不同,其中初始内摩擦角、峰值内摩擦角、初始粘聚力、以及粘聚力和摩擦强度对应的临界塑性应变（εcp和εfp）对CWFS模型模拟结果的影响较大;残余粘聚力和膨胀角的影响较小。（6）洞室围岩破坏区的发展情况（深度和范围）与本论文引入的滞缓系数呈一定函数关系,该滞缓系数是粘聚力和摩擦强度临界塑性应变（εfp、εcp）的函数,且它明确考虑到了摩擦强度相对于粘聚力发挥时的相对滞后效应。（7）岩石的滞缓系数（临界塑性应变）是控制破坏区形状的主要因素。对特定工程建立滞缓系数相关的经验工程有助于更好预测开挖破坏区,并指导工程实践。最后,本文还使用CWFS模型对锦屏二级水电站的4条引水隧洞的开挖过程进行了数值模拟,从而对4条引水隧洞围岩稳定性进行了分析,并通过比较无支护开挖和支护开挖两种方案,论证了支护开挖方案对围岩稳定性的重要意义。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 刘磊
导师: 陈建功,李昕
关键词: 围岩稳定性,模型,数值分析,滞缓系数
来源: 重庆大学
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: 重庆大学
分类号: TU457
DOI: 10.27670/d.cnki.gcqdu.2019.000758
总页数: 98
文件大小: 6346k
下载量: 9
相关论文文献
- [1].脆性硬岩CWFS强度准则模型等效塑性参数优化研究[J]. 岩石力学与工程学报 2013(S1)
- [2].基于颗粒流模拟的硬岩CWFS模型等效塑性参数优化研究[J]. 矿冶工程 2013(04)
- [3].硬岩CWFS模型的改进及其在岩质高边坡稳定性分析中的应用[J]. 岩石力学与工程学报 2012(S1)