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深埋隧（巷）道围岩变形破裂研究
| 论文题名： | 深埋隧（巷）道围岩变形破裂研究 |
| 关键词： | 深埋隧道;开挖扰动;数值模拟;变形破裂;围岩应力 |
| 摘要： | 随着矿山开采等地下工程深度的增加，处于高围压和复杂地质环境中的隧道围岩在开挖过程中出现复杂的变形现象，深部隧（巷）道开挖造成的围岩变形破裂逐渐引起广泛的关注和重视，并成为近年来岩石力学学科的研究热点。本论文以深部隧道为研究对象，采用理论分析、数值模拟等方法对隧道开挖围岩的变形破裂规律进行研究，研究内容及成果主要包括： （1）对于深埋圆形隧道开挖问题，将围岩开挖视为动态变化过程，在理论分析中将隧道开挖扰动问题分解为隧洞周边受力和隧洞外边界受力两个子问题；用二次抛物线函数曲线来模拟隧道开挖卸荷随时间的变化过程，采用Laplace积分变换求出隧道开挖受载，再运用DenIseger法进行Laplace逆变换的数值计算，将两个分解问题的计算解叠加以此获得圆形隧道动态开挖问题的解析解，从而得到深埋隧道开挖过程中应力和变形随时间的变化规律；然后再从静态力学的角度进行弹性和弹塑性力学分析，得到隧道开挖的静态解析解；最后通过动静态力学解析结果的对比得出深部隧道开挖动静态解的差异性。 （2）针对深埋圆形隧道开挖问题出现的分区破裂现象，建立从内向外依次为破裂区-弹性区-破裂区-弹性区的分区破裂力学分析模型，采用Mohr-Coulomb准则进行非关联弹塑性分析，获得各个分区围岩应力和变形的理论解析解，并根据围岩不同分区的边界条件以及围岩应力和变形的存在状态推导分区破裂的形成条件。 （3）对深埋隧道的开挖进行数值模拟分析，首先研究隧道埋深、侧压系数、最大水平主应力与隧道轴向不同夹角等单因素作用下直墙拱隧道开挖后围岩的应力及变形规律。其次，考虑圆形隧道的开挖卸荷效应，基于围岩的物理力学参数随开挖过程不断变化的条件研究不同侧压系数对开挖完成后围岩的应力和破坏规律以及不同初始地应力大小对开挖卸荷过程中围岩应力和变形的影响规律，为隧道的稳定性分析和支护设计提供理论依据。 |
| 作者： | 胡传鹏 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 蒋斌松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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