考虑湿度扩散效应的泥质砂岩隧洞围岩稳定性分析

发布时间：2020-08-08 08:40

【摘要】：水是影响地下工程岩体短期或长期稳定性的主要因素,探讨在水的作用下岩体稳定性已经成为岩石力学与实际工程领域科研工作者的重点,研究掌握含水分条件对岩石力学特性的影响有着十分重要的理论与实际意义。基于前人对于液态水对岩石影响做了大量有价值的研究,本文将对水的另一种自然状态--气态水即湿度进行研究。岩体中的湿度扩散会影响岩体结构性能,造成岩体物理力学性能的弱化,从而对围岩的稳定性产生不利影响。本文基于此采用室内试验和数值模拟的方法,研究泥质砂岩在湿度扩散效应下的力学特性。主要研究分析了下列几项内容:(1)为了探讨在泥质砂岩中的湿度扩散规律,开展了泥质砂岩湿度扩散效应试验。研究表明湿度扩散规律曲线呈四个阶段:第一阶段为下降阶段,由于岩石试样与外部环境温度差导致湿度减小,且下降阶段时间随深度增加而增加;第二阶段为快速上升阶段,湿度下降到临界点后湿度开始直线上升,随着深度的增加,上升速率减少且时间增长;第三阶段为快稳定阶段,湿度扩散速率逐渐减小,该阶段所需时间随深度增加而减小;第四阶段为稳定阶段,其中湿度趋于稳定并且不再增长。同时研究了湿度与水含量之间的函数关系。(2)为探究水对泥质砂岩力学特性的影响,进行了不同含水率下泥质砂岩的单轴压缩试验及常规三轴试验。通过比较和分析得出:在单轴压缩试验中,水对泥质砂岩的强度和变形特性的影响较为严重,试样的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比均随着含水率的增大而减小,且弹性模量、泊松比数值差距较大;在常规三轴压缩试验中,粘聚力与内摩擦角都随含水率的增加而减小,且均存在一定函数关系。而泥质砂岩的破坏形式与含水率无关。(3)为探讨湿度扩散对于实际工程稳定性的影响,通过FLAC~(3D)软件建立输水隧洞模型模拟泥质砂岩的湿度扩散过程。研究发现:湿度扩散对泥质砂岩围岩存在一定的劣化作用,湿度扩散使得围岩位移增大,同时造成应力范围增大。针对数值模拟出现的问题,提出了相关施工建议。
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV554

【参考文献】

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本文编号：2785328