2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、隨著我國(guó)水利水電建設(shè)、資源開(kāi)發(fā)和鐵路交通的發(fā)展,遇到了大量的巖體高邊坡、地下隧洞等工程開(kāi)挖問(wèn)題,其工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、穩(wěn)定性等都直接依賴于巖體的強(qiáng)度、變形及破壞等特性。地下工程開(kāi)挖是一個(gè)復(fù)雜的加、卸荷過(guò)程,而卸荷條件下巖體的力學(xué)特性、變形特征、本構(gòu)方程等都與加荷條件下有很大的差異,因此,應(yīng)用現(xiàn)行加荷巖體力學(xué)理論和方法研究地下工程的圍巖破壞機(jī)理是不完全正確的。本文采用與隧洞真實(shí)開(kāi)挖路徑相一致的試驗(yàn)與模擬方法,從宏觀和細(xì)觀角度研究加、卸荷

2、條件下巖體的力學(xué)特性、變形及破壞機(jī)理,探討卸荷條件下的圍巖穩(wěn)定性分析方法和巖爆發(fā)生機(jī)理,為認(rèn)識(shí)與把握開(kāi)挖卸荷條件下的巖體失穩(wěn)破裂機(jī)理提供依據(jù)。論文主要取得以下研究成果:
   (1)通過(guò)系統(tǒng)的不同應(yīng)力路徑下的完整巖樣加、卸荷試驗(yàn),研究了不同卸荷速度下巖石的變形、破壞特征及強(qiáng)度參數(shù)變化規(guī)律。結(jié)果表明:加荷階段軸向應(yīng)變起主導(dǎo)作用,卸荷階段環(huán)向應(yīng)變起主導(dǎo)作用;卸圍壓過(guò)程中,彈性模量與圍壓呈非線性關(guān)系降低,泊松比與圍壓呈非線性關(guān)系增加;

3、在相同的初始高圍壓下,軸向應(yīng)變的回彈值和環(huán)向應(yīng)變的突跳值會(huì)隨著卸荷速度的提高而增加,而在相同的初始低圍壓下卻表現(xiàn)出相反的規(guī)律;巖樣破壞特征分為:主剪切、共扼剪切、劈裂加剪切三種,并且與卸荷初始的圍壓值與卸荷速度密切相關(guān);卸荷條件下巖樣粘聚力c是降低的,內(nèi)摩擦角φ是提高的;基于試驗(yàn)認(rèn)識(shí),采用統(tǒng)計(jì)分析方法,建立了一個(gè)能夠反映卸荷特征的巖石本構(gòu)模型,模型結(jié)果和試驗(yàn)曲線吻合較好。
   (2)通過(guò)對(duì)含天然節(jié)理巖樣加、卸荷試驗(yàn)研究,揭示了

4、加、卸荷條件下含天然節(jié)理巖樣的變形、破壞特征及強(qiáng)度參數(shù)變化規(guī)律。結(jié)果表明:含天然節(jié)理巖樣加、卸荷條件下的破壞形式分為兩種,穿切節(jié)理面破壞和沿節(jié)理面破壞,穿切節(jié)理面破壞巖樣的變形及強(qiáng)度參數(shù)特點(diǎn)與完整巖樣的變形及強(qiáng)度參數(shù)特點(diǎn)相同;對(duì)加荷而言,夾角小于40°的巖樣為穿切節(jié)理面破壞,夾角大于40°的巖樣為沿節(jié)理面破壞;對(duì)卸荷而言,夾角小于35°的巖樣為沿節(jié)理面破壞,夾角大于35°的巖樣破壞規(guī)律不明顯;在相同的加、卸荷條件下,沿節(jié)理面破壞巖樣的強(qiáng)

5、度明顯低于穿切節(jié)理面破壞巖樣的強(qiáng)度;卸荷破壞中,沿節(jié)理面破壞巖樣卸荷開(kāi)始后軸向應(yīng)變出現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì),彈性模量降低,泊松比增加。
   (3)基于大量室內(nèi)試驗(yàn),利用離散元程序PFC2D,通過(guò)FISH語(yǔ)言編程,實(shí)現(xiàn)了加、卸條件下完整巖樣和含節(jié)理巖樣破壞過(guò)程的細(xì)觀數(shù)值模擬,研究了加、卸條件下巖樣破壞過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展與貫通過(guò)程。結(jié)果表明:完整巖樣加、卸荷破壞過(guò)程分為4個(gè)階段,分別為線彈性階段、裂紋產(chǎn)生并擴(kuò)展階段、裂紋定向擴(kuò)展階段、

6、裂紋沿剪切帶貫通階段;含節(jié)理巖樣加、卸荷破壞過(guò)程分為3個(gè)階段,分別為線彈性階段、裂紋產(chǎn)生并沿節(jié)理方向擴(kuò)展階段、裂紋沿節(jié)理面貫通階段;與完整巖樣相比,在相同的應(yīng)力路徑下,含節(jié)理巖樣破壞的計(jì)算時(shí)間縮短,峰值強(qiáng)度降低,峰值應(yīng)變?cè)龃?,說(shuō)明節(jié)理巖體更容易發(fā)生破壞;與加荷相比,同種巖樣的卸荷破壞計(jì)算時(shí)間更短,峰值強(qiáng)度更低,峰值應(yīng)變減小,說(shuō)明卸荷容易導(dǎo)致巖體發(fā)生突發(fā)性脆性破壞;
   (4)分別采用解析法和二分法改進(jìn)的有限元強(qiáng)度折減法對(duì)考慮開(kāi)

7、挖卸荷的隧洞圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析,提出隧洞安全系數(shù)的概念。解析法基于卸荷巖石本構(gòu)模型,推導(dǎo)了圍巖軟化區(qū)、硬化區(qū)、彈性區(qū)及襯砌內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)力和位移解析公式;利用二分法改進(jìn)的有限元強(qiáng)度折減法對(duì)不考慮開(kāi)挖卸荷和考慮開(kāi)挖卸荷的圍巖穩(wěn)定性分析計(jì)算,可以確定隧洞的破壞面和安全系數(shù),評(píng)價(jià)隧洞的穩(wěn)定性;不考慮開(kāi)挖卸荷的安全系數(shù)比考慮開(kāi)挖卸荷的安全系數(shù)要高,不考慮開(kāi)挖卸荷的圍巖穩(wěn)定性分析在實(shí)際工程中是偏于不安全的。
   (5)采用卸荷三軸試驗(yàn)的方

8、法來(lái)探討巖爆問(wèn)題,從定性與定量的角度對(duì)巖爆進(jìn)行研究?;谛逗稍囼?yàn)應(yīng)力一應(yīng)變曲線,按能量守恒原理推導(dǎo)了兩體系統(tǒng)的平衡方程,建立了兩體系統(tǒng)動(dòng)力失穩(wěn)問(wèn)題的折迭突變模型,給出了巖體動(dòng)力失穩(wěn)問(wèn)題的一般方程,得到了系統(tǒng)失穩(wěn)前后的變形突跳值和系統(tǒng)能量釋放的一般表達(dá)式;探討性地提出應(yīng)力差強(qiáng)度比巖爆判據(jù),結(jié)合有限元方法分析了不考慮開(kāi)挖卸荷和考慮開(kāi)挖卸荷的不同形狀的隧洞巖爆級(jí)別,應(yīng)力差強(qiáng)度比巖爆判據(jù)的巖爆級(jí)別比應(yīng)力強(qiáng)度比巖爆判據(jù)的巖爆級(jí)別低一級(jí),不考慮開(kāi)挖

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