圍巖劈裂時效力學(xué)模型及數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國西南部地區(qū)對地下洞室群的大量開發(fā)應(yīng)用，在工程開展過程中，頻發(fā)一個工程現(xiàn)象:地下洞室高邊墻巖石劈裂，此種現(xiàn)象對我國地下洞室的安全性造成嚴(yán)重威脅。對巖石的脆性劈裂已有不少學(xué)者涉入，但關(guān)于圍巖劈裂的時效性研究，卻少有學(xué)者關(guān)心。本文以此作為研究課題，通過常規(guī)試驗與能量方法相結(jié)合，實施數(shù)值模擬的手段，深入研究并闡述了圍巖劈裂的時效性演化機制，并從中得出諸多有意義的研究結(jié)論。
　　本文通過對巖石進行單軸壓縮試驗，確定了巖石的力學(xué)參數(shù)，

2、并分析其強度特性，為我們開展下一步研究提供了便利。通過實驗獲得巖石應(yīng)力-應(yīng)變曲線，分析巖石劈裂時出現(xiàn)的幾個代表性階段:密實階段、裂紋穩(wěn)定發(fā)展階段、裂紋不穩(wěn)定發(fā)展階段、失穩(wěn)破裂等。
　　本文研究假定是:巖石體受力僅為單軸壓縮，忽略側(cè)向應(yīng)力的影響。文中詳盡分析了缺陷巖石的力學(xué)特性，詳盡闡述缺陷區(qū)巖石發(fā)生應(yīng)力集中時應(yīng)力分配原理，并在研究過程中將直線滑移型裂紋作具體研究對象，建立了時效性劈裂判據(jù)，以此來分析、判斷巖石劈裂。
　　本文

3、結(jié)合熱力學(xué)原理、能量耗散原理、損傷斷裂力學(xué)、能量守恒定律等理論，運用直線滑移型裂紋進行分析，得出劈裂形成的基本原理。由于運用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法不能準(zhǔn)確反映巖石劈裂狀態(tài)，所以在計算應(yīng)變過程中，將巖石理想化分成兩部分分布計算:一用胡克定律計算純彈性體彈性應(yīng)變;二在計算缺陷體出現(xiàn)的張開應(yīng)變時，利用卡氏定律，結(jié)合能量學(xué)原理，推導(dǎo)出應(yīng)變公式進行求解。
　　基于本文提出的能量耗散原理計算圍巖側(cè)向張開應(yīng)變方法，運用數(shù)值模擬軟件系統(tǒng)RFPA進行模擬