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爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律研究
| 论文题名： | 爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律研究 |
| 关键词： | 深埋隧道;爆破冲击;岩石损伤;力学性能;劣化规律 |
| 摘要： | 钻爆法是岩体开挖最常用的施工方法，但是爆破冲击会在地下工程围岩中形成开挖损伤区，使得工程长期稳定性降低。研究爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律能够为精确评价爆破冲击引起的岩石动态损伤提供理论依据，对钻爆法施工的地下工程的围岩稳定和安全评价具有重要的现实意义。 本文以经受过爆炸冲击预损伤的砂岩试样为研究对象，通过室内岩石力学试验研究了爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律研究，在此基础上借助FLAC3D软件模拟了深埋隧道静动态开挖后的围岩位移、应力与塑性区分布的演化特征，并分析了埋深和侧压力系数的影响。 论文主要研究成果如下： ⑴纵波速度测试试验及单轴压缩试验结果表明：随着爆心距增加，各试样纵波波速、单轴压缩强度、弹性模量和特征应力等宏观物理力学参数呈现出正指数幂函数强化的趋势，但其变化率逐渐减小；变形特征由延性向脆性演化，破坏模式由压剪破坏向张拉破坏转变。在爆心距不变的前提下，炸药质量的增大意味着冲击能量的增加，试样动态损伤程度升高，具体表现为宏观物理力学参数的减小和破碎程度的提高。 ⑵巴西劈裂试验结果表明：随着爆心距增加，砂岩抗拉强度呈现出正指数幂函数强化的趋势，但其变化率逐渐减小；砂岩的宏观拉伸力学行为具有显著的应变率效应，具体表现为抗拉强度与加载速率的自然对数值线性相关，破碎程度随加载速率增加而明显提高。 ⑶三轴压缩试验结果表明：随着爆心距的增加，试样的三轴抗压强度、弹性模量、内摩擦角和黏聚力表现出以幂函数强化的趋势，而泊松比呈现出以幂函数弱化的趋势，峰值应变逐渐增大但较为离散，爆心距相同的试样，其宏观力学参数随着围压的增加而增大；试样的声发射活动随着爆心距的增大变得滞后，且爆心距越小岩石的声发射活动越强烈；随着爆心距的增大，试样的脆性变形特征不断增强，破坏模式由张拉破坏变为拉剪混合破坏，进一步演化为剪切破坏。 ⑷基于室内试验结果，建立了深埋隧道数值模型，研究了深埋隧道静动态开挖后围岩的损伤情况，揭示了不同埋深和侧压力系数下隧道围岩位移、应力与塑性区分布的演化特征。 |
| 作者： | 杨二朋 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 蔚立元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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