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原文传递隧道开挖中岩爆破坏的数值模拟

论文题名：	隧道开挖中岩爆破坏的数值模拟
关键词：	隧道开挖;岩爆;数值计算;岩体施工;应力应变曲线
摘要：	岩爆是地下岩体施工中的一种灾害现象。它是在高地应力条件下岩体开挖过程中，脆性岩体因开挖卸荷破坏时，其内部储存的弹性能猛烈释放并大量地转化为岩块动能所形成的动力破坏形式。岩爆发生具有突然性和猛烈性的特征，因此对施工人员和机械设备的安全构成了巨大的威胁。如何减轻或者防止岩爆的发生，成为许多国家关心的问题之一。对岩爆问题进行研究，不仅是对岩石力学理论研究的完善，对于工程实践也具有非常重要的意义。在总结了其他研究者关于岩爆的理论、试验、施工及数值模拟方面研究的基础上，作者采用了一种考虑时间效应岩体全过程应力应变曲线的方法来模拟岩爆破坏。在模拟破坏时同时采用了剪切破坏及劈裂破坏的模型来进行分析。在模拟岩体破坏的过程中通过计算岩体内部弹性能释放速率来评估岩爆发生的风险。并将数值计算结果与工程模型试验以及实际工程中的岩爆破坏进行了比较。数值结果与室内工程模型试验的对比表明本方法可以较好地模拟出隧道岩爆破坏由围岩表面向深部逐步发展的过程。计算结果表明，岩石的脆性越大，岩爆产生的可能性越高。另外地应力的增大或者开挖速率的加快都会使岩体破坏时弹性能释放的速率增加，从而加大岩爆发生的风险。结果还表明在围岩某些部位出现超挖会增加产生岩爆破坏的可能性。另外，合理地采用超前爆破松动法可以有效地降低岩爆产生的几率。本文中还应用数值方法对现场工程实例的岩爆破坏现象进行了分析。结果表明，所分析的工程隧道围岩近洞壁部位的岩爆破坏可以采用劈裂模型进行分析。而更进一步的分析表明深部围岩的破坏模式更可能是剪切模式，因此在对实际围岩的分析中，需要同时考虑岩体剪切形式与劈裂形式岩爆破坏的可能性。
作者：	沈峰
专业：	岩土工程
导师：	吴从师
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文