【论文】某水工隧洞裂隙岩体高水头作用下的渗透性试验研究_百度文库
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某水工隧洞裂隙岩体高水头作用下的渗透性试验研究结​合​某​抽​水​蓄​能​电​站​高​压​引​水​隧​洞​裂​隙​岩​体​的​高​压​压​水​试​验​、​常​规​压​水​试​验​和​室​内​试​验​,​分​析​了​裂​隙​岩​体​在​高​水​头​条​件​下​渗​透​流​量​与​压​力​关​系​所​反​映​的​岩​体​渗​透​特​性​变​化​规​律​;​在​定​量​计​算​基​础​上​探​讨​了​裂​隙​岩​体​渗​透​系​数​与​压​力​的​相​互​关​系​。​通​过​对​比​高​压​压​水​试​验​、​常​规​压​水​试​验​和​室​内​试​验​得​到​的​渗​透​系​数​,​分​析​了​环​境​应​力​状​态​和​压​力​变​化​对​渗​透​系​数​取​值​影​响​的​原​因​。​研​究​结​果​表​明​,​高​水​头​作​用​下
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同期刊文献贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的试验研究--《山东大学》2013年硕士论文
贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的试验研究
【摘要】：天然岩体本身就含多组不规则裂隙,工程中洞室开挖后,其周边通常会产生许多贯穿裂隙,贯穿裂隙的存在,不仅使围岩的各向异性十分显著,同时造成了围岩的不连续性,使围岩的强度降低,变形破坏更加复杂,直接影响洞室围岩的稳定。深部岩石工程中裂隙岩体峰后碎裂变形破坏行为,一方面引起了围岩破裂,另一方面也影响和改变了其周围的应力场。尽管围岩破裂,但破裂后的围岩在地应力或锚固作用下其周围应力场发生改变,仍然会形成与破裂相适应的稳定状态。因此分析裂隙对于岩体的稳定性和破坏性质的关系,着重分析含不同倾角贯穿裂隙岩体的峰值强度破坏之后的变形和破坏的性质,对峰后破坏的岩体进行加固保持其稳定性找寻合适对策有较强现实意义。
本文采用室内试验方法进行单轴压缩试验和常规三轴压缩试验,研究不同倾角贯穿裂隙岩体峰后变形破坏的性质,并用经典岩石力学理论和数值模拟方法进行分析比较,得出裂隙岩体峰后变形破坏的性质,对岩石力学的相关理论具有较直观的试验验证,对深部岩石工程的洞室开挖的围岩稳定性的预测、锚固和事故分析起到一定参考价值。主要成果有：
(1)通过单轴压缩试验研究,得到不同倾角贯穿裂隙岩体的全应力一应变曲线,得出不同倾角裂隙岩体峰值强度、泊松比、弹性模量、峰后视泊松比、体积变形等结果,其试验结果与岩石经典力学理论分析结果吻合很好,并且试验研究更为直观。做了多组不同的倾角的贯穿裂隙岩体试件单轴压缩试验,得出贯穿裂隙倾角对裂隙岩体峰后的破坏和变形特性影响较大。
(2)通过常规三轴压缩试验研究,得出不同倾角裂隙岩体在不同围压下的全应力-应变曲线,得出贯穿裂隙倾角和围压大小对岩体破坏形式的影响以及对峰后变形特性的影响。在不同的围压下对不同倾角贯穿裂隙岩体试件做三轴压缩试验,较好的模拟了地下硐室开挖时地应力对围岩稳定性的影响。
(3)基于Mohr-Coulomb强度准则,建立含一条不同倾角贯穿裂隙岩体破坏强度的本构关系,得出裂隙面倾角、岩石力学参数、裂隙力学参数、围压以及轴压几者之间共同影响裂隙岩体强度的相关规律。基于试验数据,根据裂隙岩体在不同围压和裂隙倾角时的不同峰后特性,将其峰后应力-应变关系简化为TYPE-A和TYPE-B两种类型,以应变作为应变软化参数,假设粘聚力,内摩擦角为应变的分段线性函数条件,给出裂隙岩体的峰后应力-应变关系式的求法。
(4)在ANSYS中建立模型,导入FLAC3D软件中对以上的室内试验进行数值分析。对贯穿裂隙面采用结构面的处理方式,将改进后的裂隙岩体峰后特性的应力应变关系写进FISH语言,最后进行数值计算。数值分析得出的峰值强度、峰后应力应变曲线、破坏过程等随着倾角变化的规律与室内试验的结果有很好的相似度,说明建立的裂隙岩体峰后的应力应变关系结合FLCA3D能较好的对裂隙岩体峰后破坏变形性质进行模拟。
【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TU45【目录】：
摘要8-10ABSTRACT10-12第1章 绪论12-20 1.1 选题背景及研究意义12-13 1.2 国内外研究的现状13-16
1.2.1 理论分析13-14
1.2.2 室内模型实验14-15
1.2.3 数值分析15-16
1.2.4 目前研究中存在的不足16 1.3 研究内容及技术路线16-20
1.3.1 研究内容16-18
1.3.2 技术路线18
1.3.3 创新点18-20第2章 贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的单轴压缩试验研究20-39 2.1 试件设计20-22
2.1.1 类砂岩岩石材料的设计20
2.1.2 类岩石材料试件的物理力学参数的测试20-22 2.2 预制裂隙的制作22-25
2.2.1 国内外预制裂隙的方法22-23
2.2.2 不同倾角裂隙岩体试件的制作23-25 2.3 单轴压缩试验过程25-27 2.4 贯穿裂隙岩体单轴压缩实验结果分析27-37
2.4.1 不同倾角贯穿裂隙岩体的全应力-应变曲线27-28
2.4.2 贯穿裂隙岩体峰值强度和峰后残余强度28-30
2.4.3 不同倾角裂隙岩体的峰值前和峰值后不同阶段泊松比的变化30-32
2.4.4 不同倾角贯穿裂隙岩体峰后破坏形式32-34
2.4.5 不同倾角裂隙岩体峰后体积变形与裂隙倾角的关系34-37 2.5 本章小结37-39第3章 贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的三轴压缩试验研究39-62 3.1 三轴压缩试验过程39-43
3.1.1 试验仪器39
3.1.2 裂隙岩体试块的准备39-41
3.1.3 常规三轴试验操作过程41-43 3.2 贯穿裂隙岩体常规三轴压缩试验结果统计43-45 3.3 贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的三轴试验结果分析45-60
3.3.1 相同围压不同裂隙倾角裂隙岩体试件的试验结果分析45-49
3.3.2 相同裂隙倾角裂隙岩体试件在不同围压下的试验结果分析49-53
3.3.3 贯穿裂隙岩体不同围压下的峰后破坏模式分析53-55
3.3.4 贯穿裂隙岩体峰后变形特性分析55-60 3.4 本章小结60-62第4章 贯穿裂隙岩体的强度特性与峰后应力应变关系研究62-74 4.1 基于库伦强度准则的贯穿裂隙岩体的数学模型62-64 4.2 基于应变软化模型的裂隙岩体峰后应力应变关系求法64-73
4.2.1 三种峰后本构模型的比较64-65
4.2.2 应变软化模型参数的确定65-66
4.2.3 裂隙岩体峰后应力应变关系的提出66-68
4.2.4 裂隙岩体峰后应力应变关系的推导68-70
4.2.5 裂隙岩体峰后应力应变关系的验证70-73 4.3 本章小结73-74第5章 贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的数值模拟74-87 5.1 贯穿裂隙岩体模型的建立74-76
5.1.1 贯穿裂隙岩体模型74-76
5.1.2 参数的设定76 5.2 运用裂隙岩体峰后应力应变关系进行数值模拟76-79 5.3 贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的数值模拟结果79-86
5.3.1 峰后的破坏形态及变形79-80
5.3.2 塑性破坏区域的演化过程80-84
5.3.3 数值模拟得出的应力应变曲线与试验结果的比较84-86 5.4 本章小结86-87第6章 结论与展望87-90 6.1 结论87-88 6.2 展望88-90参阅文献90-95致谢95-97硕士期间参与的科研项目97-98硕士期间的主要科研成果98-99附表99
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岩体水力劈裂基本理论与方法初步研究.pdf64页
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岩体水力劈裂是20世纪50年代石油、天然气行业推出的一项新技术。水力劈
裂会带来工程构筑物的破坏，甚至造成灾难，如矿井突水、深埋地下洞室施工中
的涌水，高坝及抽水蓄能电站坝体和坝基水力劈裂、高边坡在地下水渗流作用下
的诱导滑动等。这些都属于水力劈裂问题。因此认识水力劈裂的机理，避免或减
小其危害是一个值得研究的课题。
本文以已有的水力劈裂理论为基础，以天荒坪抽水蓄能电站高压渗透试验结
果为依据，用岩石力学、流体力学、地下水动力学及线弹性断裂力学的理论及方
法来研究水力劈裂过程中裂隙的发生、发展过程，以及在该过程中裂隙的渗透性
规律。从而得出以下结论：
1 在弹塑性力学的范畴内，提出基于应变的岩体破坏模式，并探讨了判
别准则，认为岩体的破坏具有拉和剪两种形式。由于具体的承载条件和约束条件
不同，岩体破坏时，可能是以某一种 拉或剪 形式破坏，也可能以两种破坏形
式并存发生。通过实例计算认为裂隙的扩展一般属于II型裂纹问题。
2 对高压渗透试验结果进行了分析，根据不同的P～Q关系曲线得到，呈
相对闭合的裂隙明显存在临界水头压力，而具有一定开度的裂隙则不然；随着水
头压力的增大，岩体的渗流性态渐趋敏感；而在较高水头压力的持续作用下，岩
体的允许水力坡降值则有减小之势。
3 通过对水力劈裂过程中裂隙开度变化的灵敏度分析得出，裂隙开度的
增量△6+分别与吒、水压P呈现很好的线性关系，与q、裂隙基本摩擦角％、∥
裂纹长轴方向与最大主应力的夹角 的线性关系不明显。
4 通过PKN和KGD模型对水力劈裂过程
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裂隙岩体巷道稳定性的相关规律研究.pdf122页
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太原理工大学
硕士学位论文
裂隙岩体巷道稳定性的相关规律研究
姓名:柳崇伟
申请学位级别:硕士
专业:采矿工程
指导教师:宋选民
太原理工大学硕士学位论文
本文从研究裂隙岩体的巷道稳定性角度,对巷道围岩体中裂隙
分布特征进行了现场实测,并运用相似模拟试验、块体理论分析、有
限元数值模拟等多种研究方法,对裂隙分布产状因素裂隙倾角、裂
隙间距、裂隙方位、裂隙组数等影响巷道围岩稳定性的相关规律作
了较为系统的研究。
/论文主要研究成果是:分析了裂隙分布特征以及裂隙围岩
体的强度条件,提出了裂隙在围岩体中的分布特征和裂隙围岩体失稳
破坏的两种基本方式;通过相似模型试验较全面地分析了单组裂
隙条件下,裂隙间距、裂隙倾角、裂隙方位变化对巷道围岩稳定性的
影响规律;用块体理论分析方法,推导出特定条件下裂隙巷道围
岩体中关键块体的失稳破坏判据:应用有限元数值模拟探讨了单
组裂隙条件下裂隙间距、裂隙倾角变化对巷道围岩体稳定性的影响规
律,验证了相似模拟试验结果,对固定一组裂隙产状而变化另一组裂
隙产状裂隙间距、裂隙倾角的双组裂隙情况进行数值模拟,得出
了双组裂隙对巷道围岩稳定性的相关变化规律。研究结果表明,裂隙
围岩体巷道的稳定性程度主要取决于裂隙的空间分布状况以及裂隙与
巷道布置的相互匹配关系。本文的研究成果对裂隙岩体巷道稳定性评
价、支护设计及施工具有重要工程实用意义。。
巷道稳定性
关键词:裂隙岩体 裂隙分布 块体理论奎堕墨三奎堂堡主堂垡垒奎
’,.’ .’
;;?太原理工大学硕士学位论文
~太原理工大学硕士学位论文
工程建设中
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裂隙岩体的随机分析方法
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