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公路隧道深竖井围岩岩爆机理及稳定性研究
| 论文题名： | 公路隧道深竖井围岩岩爆机理及稳定性研究 |
| 关键词： | 公路隧道;深竖井;围岩岩爆破坏;开挖卸荷;围岩稳定性 |
| 摘要： | 岩爆是在高应力条件下地下工程围岩因开挖卸荷引起的重要地质灾害，给地下工程围岩的稳定性和施工安全带来严重威胁，也是岩石力学世界性难题之一。 本论文以秦岭公路隧道2号竖井工程为主要研究背景，运用室内试验、理论分析和数值模拟等研究方法，从颗粒流和断裂力学角度研究了围岩应变型岩爆破坏机理，并对竖井围岩岩爆稳定性问题进行了分析，具有十分重要的工程应用价值和学术价值。本论文的主要研究工作为： (1)从工程现场取典型硬岩混合片麻岩，加工成标准试件，进行劈裂抗拉强度试验、单轴压缩变形试验和三轴压缩试验，掌握了混合片麻岩的基本力学参数，并重点分析了单轴压缩条件下混合片麻岩的脆性破坏过程和各裂纹临界应力值，为后续研究提供依据； (2)从岩性出发采用修正冲击能指标和岩爆物理模型试验评价了混合片麻岩的岩爆倾向性，并在三维有限元初始地应力场反演分析的基础上，采用Russenes和陶振宇岩爆判别准则进行竖井岩爆综合预测分析； (3)通过混合片麻岩细观力学参数标定和颗粒流模拟相似比研究，采用细观颗粒流软件PFC，进行了竖井岩爆细观机理研究，形象模拟了岩爆微裂纹萌生-微裂纹扩展、聚合-宏观裂纹形成的渐进破坏过程； (4)在混合片麻岩起裂和扩展机理分析基础上，采用滑动翼形裂纹模型进行了岩爆断裂力学机理研究，岩爆的断裂力学机理为通过裂纹与自由面和裂纹之间的相互作用使岩体局部应力状态不断调整而引起的断裂破坏； (5)基于岩爆的断裂力学机理和脆性岩体双线性强度准则，提出了双线性理想弹塑-弹脆本构模型，并利用FLAC内置的双线性应变软化遍布节理本构模型进行数值实现，对竖井不同深度处岩爆区大小进行了数值模拟研究。 |
| 作者： | 徐士良 |
| 专业： | 隧道及地下建筑工程 |
| 导师： | 朱合华 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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