mba論文模擬地下工程應(yīng)力環(huán)境梯度加載下的巖爆機(jī)理研究pdf

1、分類號——U D C密 級學(xué)校代碼 曼Q 塑2劣潷理歹大署學(xué) 位 論 文題 目 槿墊些王墨猩廛左塹蕉搓廛壟塾工鮑羞鑒扭墨壁塞英文 S t u d yo n R o c k b u r s t M e c h a n i s m u n d e r S t r e s sG r a d i e n tb y題 目一S i m u l a t i n gt h eE x c a v a t i o n i n U n d e r g r o

2、 u n d E n g i n e e r i n g研究生姓名—— 吝曼卿指導(dǎo)教師姓名 夏元友姓名單位名稱職稱 學(xué)位郵編4 3 0 0 7 0申請學(xué)位級別 擅± 學(xué)科專業(yè)名稱 巖土工程論文提交日期 2 Q 1 3 10 9學(xué)位授予單答辯委員會論文答辯日期 墊1 3 ．1 22 0 1 3 年9 月武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文中文摘要隨著礦業(yè)工程、水電工程和隧道工程逐步向深部巖體發(fā)展，深部硬脆巖體開挖擾動造成局部應(yīng)力集中，圍巖所

3、受應(yīng)力梯度增大，伴隨而來的巖爆災(zāi)害也逐步增加。而對于不同應(yīng)力環(huán)境和應(yīng)力路徑下巖體開挖擾動產(chǎn)生應(yīng)力梯度對巖爆災(zāi)害的研究非常少，且目前巖爆試驗還大多處于小尺寸試件的均布加卸載階段，為研究梯度加載對巖體受力直至發(fā)生巖爆的影響，本文通過對在地下工程不同應(yīng)力環(huán)境與應(yīng)力路徑下巖體的受力變化進(jìn)行分析，總結(jié)深部巖體開挖引起圍巖應(yīng)力場分布的主要形式，采用典型的應(yīng)力梯度加卸載路徑，結(jié)合自主研發(fā)的巖爆加載裝置對試件進(jìn)行室內(nèi)試驗研究，以分析不同應(yīng)力梯度對試件產(chǎn)

4、生巖爆的影響，并通過數(shù)值模擬與室內(nèi)試驗驗證的方法，系統(tǒng)研究了不同應(yīng)力梯度和應(yīng)力環(huán)境下的巖爆機(jī)理。論文主要取得以下研究成果：( 1 ) 通過對隧道開挖影響區(qū)巖體進(jìn)行應(yīng)力彈性理論解析解分析，并利用F L A C 3 D 有限差分軟件對不同開挖深度、不同側(cè)壓力系數(shù)下的馬蹄形隧道進(jìn)行開挖模擬，得到不同開挖深度和側(cè)壓力系數(shù)下，隧道開挖引起巖體應(yīng)力梯度分布趨勢，總結(jié)隧道開挖掌子面逐漸接近巖體監(jiān)測面并隨開挖進(jìn)一步推進(jìn)的過程中，測試面巖體受開挖影響的應(yīng)

5、力梯度變化規(guī)律，推導(dǎo)出對隧道圍巖所受應(yīng)力梯度值隨開挖步驟的擬合公式。( 2 ) 選擇滿足巖爆傾向性的相似模型材料，并通過室內(nèi)試驗得到模型試件的基本物理力學(xué)指標(biāo)。利用自主研發(fā)的Y B ．A 型巖爆加載裝置對大尺寸試件進(jìn)行頂部梯度加載的四組不同加卸載路徑的巖爆試驗，通過改變不同側(cè)壓力系數(shù)、單面卸載時頂部不同加載力大小，對頂部進(jìn)行不同速率加載的方式，對試件在四種加載路徑下發(fā)生巖爆時，其卸載面的巖爆破壞形態(tài)進(jìn)行分析，并得出試件產(chǎn)生巖爆時，其頂部

6、所受應(yīng)力梯度大小與試件經(jīng)歷加卸載環(huán)境和加載路徑的關(guān)系。( 3 ) 為分析試件在四種加卸載路徑下發(fā)生巖爆與試件頂部所受應(yīng)力梯度分布的影響，通過采集試件在各加載路徑中的應(yīng)變片變形數(shù)據(jù)，對比試件在加卸載前后的C T 成像分析，并對巖爆試驗后的巖爆碎屑進(jìn)行分形分析，得出試件發(fā)生巖爆的過程是試件卸載面附近巖體經(jīng)歷了：試件在受加載時能量吸收．卸載面壓密一試件卸載后在其卸載面中部拉裂破壞一破裂成板的巖爆破壞過程。C T 成像圖直觀地反應(yīng)出試件卸載面附