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隧(巷)道开挖扰动区(EDZ)形成过程及机理的研究
| 论文题名： | 隧(巷)道开挖扰动区(EDZ)形成过程及机理的研究 |
| 关键词： | 隧道开挖;开挖扰动区;节理层状岩体;蠕变;动态载荷;围岩稳定性 |
| 摘要： | 目前，公路、铁路隧道工程建设以及采矿工程中巷道工程设计、施工、稳定性评价及其支护措施等都直接依赖于对围岩岩体的强度、变形、岩体损伤与破裂规律等特征的研究。开挖扰动区岩体的研究是一个前沿热点研究课题，但目前尚无成熟的系统研究方法。 本文在对开挖扰动区(EDZ)国内外研究现状进行了较为全面回顾的基础上，对开挖扰动区的相关理论进行了系统分类和归纳，对隧道开挖扰动后围岩的破坏模式及稳定性判据进行了全面分析，总结了以往研究方法及有关模型的优缺点，提出了开挖扰动区研究的本质和特点。从岩石材料的细观结构入手，利用细观力学的研究方法，抓住岩石材料及其力学性质的非均匀性，借助于统计学和现有的数值计算方法，以理论分析和实验结果及现场实测数据为基础，结合隧道开挖、采矿工程巷道施工维护工程实例，建立数值模型，进行围岩开挖扰动区的变形、破坏过程的数值分析，研究了扰动区的形成过程、机理及扰动范围。 本文从开挖载荷诱发岩石损伤与破裂过程入手，在建立卸荷作用下围岩拉应力区、剪应力区损伤本构关系基础上，研究了不同断面隧道开挖扰动诱发的应力积累和应力迁移等规律，重点对连续岩体、含节理岩体、层状岩体中隧道开挖卸荷的扰动区形成过程和机理进行了研究，阐述了隧道围岩中弱结构体的存在使围岩变形和松动区形态发生奇异变化的影响规律。针对不同的岩体类型，具体分析了开挖后岩体的位移场、应力场变化，并阐释了从弹性区到塑性区以至发生破裂产生残余变形过程的力学演化规律。同时考查了巷道开挖卸荷围岩的蠕变效应，及在动态应力波作用下巷道的失稳破坏过程。 本文的研究成果将充实岩体力学等相关学科的基础理论，提高开挖扰动区(EDZ)研究的水平和应用范围，为隧（巷）道设计施工、地质灾害预测预报提供重要参考价值，具有一定的理论价值和实践意义。 |
| 作者： | 张哲 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 唐春安 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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