节理岩体的力学行为及其对隧道围岩稳定性的影响研究
发布时间：2022-01-12 21:06
在节理岩体隧道中,岩块沿着节理面进行剪切滑移会造成隧道失稳,这是影响隧道稳定的主要原因。目前用的最多是离散元法和等效连续介质法两种数值方法,离散元法虽然能够客观反映岩体的真实结构,但是需要详细的计算参数,对岩石的完整性要求也比较高,计算时间长等。等效连续介质法虽然能够对岩体进行强度折减,但是不能够模拟具体的岩体结构。因此有必要提出以Goodman单元模拟节理的受力与变形的方法来进行隧道围岩的分析。本文从利用有限元软件Phase 2D来进行建模分析,采用Goodman单元模拟节理的有限元方法,研究了节理岩体的力学特性及对隧道稳定性的影响及喷锚支护对隧道稳定性的支护作用。通过研究得到的主要成果:1.通过对节理岩体的力学特性与破坏机理研究,确立了节理走向、倾角、间距等对隧道的稳定性影响,从而为后续的建模分析提供理论依据。2.通过利用phase2D有限元软件研究节理的倾角、间距及贯通与非贯通节理对隧道围岩稳定的影响,得出了一系列的变化规律:节理间距越大则围岩越稳定,倾角越大,围岩稳定性先下降后上升,在75°时围岩最不稳定,非贯通节理较贯通节理稳定。3.建立层状、倾斜状、竖状节理岩体隧道喷锚支护...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
节理厚度与初始应力
??图２．?１节理厚度与初始应力??ａ?ｉ??Ａ??ｙ?！??—一?’＂Ｔｒ。。ｉ??０?Ｖｍｃ??图２．?２表示法向压缩刚度系数＆。??式（２．?１）表示弱面法向压缩本构方程，图２．?２表示曲线的切线斜率，即弱面（节理）法??向压缩刚度系数??除了上述模型之外，节理法向变形还有幂数、对数两个模型??２．?１．１．２节理面剪切变形性质??在进行节理面的剪切变形分析时，其变形特性通常由剪切刚度表示。在不相同的法??向应力下，剪应力－剪切位移曲线有两种变化形态：随着法向应力的变化的变形曲线叫变??刚度曲线，反之，则是常刚度变形曲线。前者节理面一般比较坚硬；后者节理面一般??比较松软。①剪切变形模型有指数与双曲线两种模型。②简化为刚塑性模型或线性模型。??事实上，节理的剪应力和剪切位移曲线呈非线性分布。（ａ）双曲线模型：??８??
图２．?４Ｌ＆Ａ准则??②图２．?４可以得出节理总剪切破坏７；的构成组合：??ＴＪ＝Ｓｉ＋Ｓ２＋Ｓｉ?（，＞？，－克服节理摩擦力所需的剪切力，Ａ＝ｉＶｔａｎｗＳ２－使节理上块滑，Ｓ２?＝?７Ｖｔａｎ／?节理斜齿面在垂直投影面上大于摩擦力所ｓｒｔａｎｑｘｔａｎ／?Ｎ?为法向压力。??③Ｎ，?Ｂａｒｔｏｎ准则??由Ｎ，?Ｂａｒｔｏｎ根据经验得到的：??ｒ?＝?〇？?ｔａｎ［（?）?ｌｇ（—?＋?（ｐｈ?］ａ??ｌｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]裂纹对直墙拱形隧道围岩损伤破坏模式的影响规律研究[J]. 周磊,朱哲明,刘邦. 岩土力学. 2017(12)
[2]裂隙岩体中渗流作用对隧道围岩稳定性的影响分析[J]. 王少锋,陈枰良,卢志楷,何悦. 路基工程. 2017(02)
[3]裂隙岩体中隧道变形破坏的节理有限元模拟计算[J]. 郑晨,张昌锁,李莹,金洋. 科学技术与工程. 2016(35)
[4]裂隙岩体表征单元体的确定及工程应用[J]. 陈云娟,朱维申,王知深,李邦翔,郑春梅. 地下空间与工程学报. 2016(01)
[5]裂隙岩体渗流作用下地下洞室围岩稳定性分析[J]. 王明,肖明,李凌子. 水电能源科学. 2015(04)
[6]裂隙岩体巷道围岩稳定性模拟研究[J]. 王潇. 矿冶. 2014(04)
[7]贯通节理砂岩峰后变形试验研究及其在隧道支护中的应用[J]. 平洋,李树忱,汪雷. 煤炭学报. 2014(04)
[8]岩体节理对隧道开挖稳定性影响的数值分析[J]. 王永甫,唐晓松,郑颖人,向钰周. 岩土工程学报. 2013(S2)
[9]反倾岩质边坡变形破坏的节理有限元模拟计算[J]. 王宇,李晓,王梦瑶,黎明,田浩. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[10]节理特征对破碎围岩稳定性影响的模型试验[J]. 索超峰,石益东,李军. 公路交通科技. 2013(04)
硕士论文
[1]穿越节理岩体隧道围岩稳定性及安全施工技术研究[D]. 黄定一.西南交通大学 2017
[2]岩溶隧道围岩节理分布特征对围岩变形影响研究[D]. 刘江昊.成都理工大学 2014
[3]节理岩体中大跨度隧道的离散元法分析[D]. 王余岩.重庆大学 2014
[4]褶曲区域隧道围岩稳定性分析[D]. 孙兰宁.兰州大学 2014
[5]陡倾角节理主控的隧道近水平状沉积围岩变形特征[D]. 王敏.湘潭大学 2013
[6]节理岩体隧道分析方法研究[D]. 朱成华.重庆大学 2012
[7]连云港公路隧道围岩稳定性研究[D]. 袁亮.南京大学 2011
[8]节理破碎岩体隧道稳定性及锚固效果研究[D]. 刘磊.西南交通大学 2010
[9]隧道围岩与支护结构的相互作用研究[D]. 刘琴琴.南京理工大学 2010
[10]节理化岩体力学参数研究[D]. 黄兴政.中南大学 2008
本文编号：3585447
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
节理厚度与初始应力
??图２．?１节理厚度与初始应力??ａ?ｉ??Ａ??ｙ?！??—一?’＂Ｔｒ。。ｉ??０?Ｖｍｃ??图２．?２表示法向压缩刚度系数＆。??式（２．?１）表示弱面法向压缩本构方程，图２．?２表示曲线的切线斜率，即弱面（节理）法??向压缩刚度系数??除了上述模型之外，节理法向变形还有幂数、对数两个模型??２．?１．１．２节理面剪切变形性质??在进行节理面的剪切变形分析时，其变形特性通常由剪切刚度表示。在不相同的法??向应力下，剪应力－剪切位移曲线有两种变化形态：随着法向应力的变化的变形曲线叫变??刚度曲线，反之，则是常刚度变形曲线。前者节理面一般比较坚硬；后者节理面一般??比较松软。①剪切变形模型有指数与双曲线两种模型。②简化为刚塑性模型或线性模型。??事实上，节理的剪应力和剪切位移曲线呈非线性分布。（ａ）双曲线模型：??８??
图２．?４Ｌ＆Ａ准则??②图２．?４可以得出节理总剪切破坏７；的构成组合：??ＴＪ＝Ｓｉ＋Ｓ２＋Ｓｉ?（，＞？，－克服节理摩擦力所需的剪切力，Ａ＝ｉＶｔａｎｗＳ２－使节理上块滑，Ｓ２?＝?７Ｖｔａｎ／?节理斜齿面在垂直投影面上大于摩擦力所ｓｒｔａｎｑｘｔａｎ／?Ｎ?为法向压力。??③Ｎ，?Ｂａｒｔｏｎ准则??由Ｎ，?Ｂａｒｔｏｎ根据经验得到的：??ｒ?＝?〇？?ｔａｎ［（?）?ｌｇ（—?＋?（ｐｈ?］ａ??ｌｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]裂纹对直墙拱形隧道围岩损伤破坏模式的影响规律研究[J]. 周磊,朱哲明,刘邦. 岩土力学. 2017(12)
[2]裂隙岩体中渗流作用对隧道围岩稳定性的影响分析[J]. 王少锋,陈枰良,卢志楷,何悦. 路基工程. 2017(02)
[3]裂隙岩体中隧道变形破坏的节理有限元模拟计算[J]. 郑晨,张昌锁,李莹,金洋. 科学技术与工程. 2016(35)
[4]裂隙岩体表征单元体的确定及工程应用[J]. 陈云娟,朱维申,王知深,李邦翔,郑春梅. 地下空间与工程学报. 2016(01)
[5]裂隙岩体渗流作用下地下洞室围岩稳定性分析[J]. 王明,肖明,李凌子. 水电能源科学. 2015(04)
[6]裂隙岩体巷道围岩稳定性模拟研究[J]. 王潇. 矿冶. 2014(04)
[7]贯通节理砂岩峰后变形试验研究及其在隧道支护中的应用[J]. 平洋,李树忱,汪雷. 煤炭学报. 2014(04)
[8]岩体节理对隧道开挖稳定性影响的数值分析[J]. 王永甫,唐晓松,郑颖人,向钰周. 岩土工程学报. 2013(S2)
[9]反倾岩质边坡变形破坏的节理有限元模拟计算[J]. 王宇,李晓,王梦瑶,黎明,田浩. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[10]节理特征对破碎围岩稳定性影响的模型试验[J]. 索超峰,石益东,李军. 公路交通科技. 2013(04)
硕士论文
[1]穿越节理岩体隧道围岩稳定性及安全施工技术研究[D]. 黄定一.西南交通大学 2017
[2]岩溶隧道围岩节理分布特征对围岩变形影响研究[D]. 刘江昊.成都理工大学 2014
[3]节理岩体中大跨度隧道的离散元法分析[D]. 王余岩.重庆大学 2014
[4]褶曲区域隧道围岩稳定性分析[D]. 孙兰宁.兰州大学 2014
[5]陡倾角节理主控的隧道近水平状沉积围岩变形特征[D]. 王敏.湘潭大学 2013
[6]节理岩体隧道分析方法研究[D]. 朱成华.重庆大学 2012
[7]连云港公路隧道围岩稳定性研究[D]. 袁亮.南京大学 2011
[8]节理破碎岩体隧道稳定性及锚固效果研究[D]. 刘磊.西南交通大学 2010
[9]隧道围岩与支护结构的相互作用研究[D]. 刘琴琴.南京理工大学 2010
[10]节理化岩体力学参数研究[D]. 黄兴政.中南大学 2008
本文编号：3585447
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