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考虑岩体参数劣化的洞室围岩稳定性研究
| 论文题名： | 考虑岩体参数劣化的洞室围岩稳定性研究 |
| 关键词： | 洞室开挖;岩体参数劣化;围岩稳定性;弹塑性理论 |
| 摘要： | 洞室开挖掘进，近洞室处围岩由三向受力转变为二向受力状态，重分布应力数值超过围岩的承受范围时，围岩屈服破坏，稳定性降低，确定并控制围岩稳定性对指导工程设计、施工和后期维护都具有重要意义。但洞室开挖掘进过程中会伴随岩体参数劣化，这是现有的稳定性分析理论中较少考虑或涉及的。本文通过单轴压缩实验确定弹性模量劣化规律，扩展至力学参数劣化规律，基于弹塑性理论和数值模拟分析洞室稳定性。所做工作具体如下： （1）基于单轴压缩实验获得的应力应变曲线，通过宏细观损伤理论，描述了弹性模量劣化程度，确定了损伤特征点（门槛损伤点、临界损伤点、残余损伤点）。 （2）利用Hoek-Brown强度准则（02版）中的扰动因子D描述了开挖和地质因素带来的围岩力学参数劣化程度，提出了损伤门槛值三种确定方法（单轴压缩实验、与扰动因子的数学关系、现场地质调查），推导了洞室松动圈半径计算公式。基于常弹性应变假设和变弹性应变假设，推导考虑参数劣化的围岩位移计算公式，讨论松动圈厚度与洞壁位移的变化规律。 （3）在已确定的弹性模量劣化函数基础上，基于弹性模量劣化与力学参数劣化间的数学关系，通过内置的FISH语言将参数劣化规律引入有限差分软件FLAC3D计算流程，建立了考虑参数劣化的修正模型。通过单轴压缩实验曲线表征的应变软化特性，以损伤特征点间的数学关系，实现了基于损伤特征点的应力应变分区。讨论了洞形比选问题，针对椭圆形洞室，以松动圈特征值做指标，确定了不同侧压力系数下的合理洞室高跨比取值。 （4）依托曾家岩内环新增通道工程项目，利用数值模拟、理论计算方法得到了拱顶沉降和拱侧收敛，与现场监测数据进行对比，证明了理论的工程适用性。讨论了支护跟进、系统锚杆设置对洞室稳定性的影响，提出了合理化建议。 |
| 作者： | 蒲扬东 |
| 专业： | 土木工程;岩土工程 |
| 导师： | 赖勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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