錦屏二級(jí)水電站深埋隧洞完整硬巖破壞機(jī)制研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的提高,在鐵路、高速公路以及礦業(yè)水利工程向大埋深發(fā)展過程中,深埋隧洞工程中圍巖穩(wěn)定性成為制約著工程進(jìn)展的重要因素。以錦屏二級(jí)水電站為研究工程背景,以深入研究水電站隧洞深埋硬巖(大理巖)破壞機(jī)制為核心目的,同時(shí)在對(duì)此深埋硬巖破壞機(jī)制研究的基礎(chǔ)上再對(duì)巖爆發(fā)生的預(yù)測和防護(hù)進(jìn)行探索研究。主要包括以下研究內(nèi)容:
　　(1)介紹了錦屏二級(jí)水電站深埋隧洞發(fā)生的大理巖破壞,分為兩種類型,為拉張型板裂化破壞和剪切型破壞。拉張型板裂化破壞類型

2、又可細(xì)分為拉張型板裂化巖爆和拉張型板裂化片幫兩種細(xì)類,剪切型破壞類型又可細(xì)分剪切型巖爆和剪切型片幫兩種細(xì)類,總共四種細(xì)類基本破壞方式。四種破壞方式出現(xiàn)時(shí)即可以單獨(dú)發(fā)生也可以相互之間組合發(fā)生。還簡單對(duì)四種基本破壞方式其發(fā)生機(jī)制進(jìn)行初步分析,作為后續(xù)深入研究的基礎(chǔ)先行。
　　(2)針對(duì)拉張型板裂化破壞和剪切型破壞兩大類型,從斷裂力學(xué)的角度對(duì)拉張破裂面和剪切破裂面的產(chǎn)生給出解釋,與已有研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合,得出徑向應(yīng)力的存在與否與存在大小是

3、發(fā)生拉張型板裂化破壞或剪切型破壞的關(guān)鍵。
　　(3)以錦屏二級(jí)水電站隧洞完整大理巖拉張型板裂化破壞的兩種形式拉張型板裂化巖爆和拉張型板裂化片幫為研究對(duì)象,并且給出其發(fā)生發(fā)展全階段的破壞機(jī)理,包括從斷裂力學(xué)的角度解釋拉張型破裂面的產(chǎn)生及拉張型板裂化巖爆和拉張型板裂化片幫各自發(fā)展至破壞的機(jī)制。為更深入研究拉張型板裂化巖爆,還使用FLAC3D有限差分?jǐn)?shù)值分析軟件對(duì)巖板積聚能量過程進(jìn)行模擬研究。
　　(4)使用FLAC3D有限差分?jǐn)?shù)

4、值分析軟件對(duì)單個(gè)弧形巖板的力學(xué)行為進(jìn)行模擬,是對(duì)拉張型板裂化巖爆的深入研究。通過模擬不同幾何尺寸和相近材料力學(xué)性質(zhì)時(shí)弧形巖板承受荷載的能力來探求不同條件對(duì)弧形巖板承載能力的影響。建立對(duì)應(yīng)實(shí)際工程的單個(gè)弧形巖板模擬可以預(yù)測巖爆的發(fā)生。
　　(5)在深入解釋大理巖破壞機(jī)制的基礎(chǔ)上,利用PFC2D即二維顆粒流程序?qū)ι盥翊罄韼r的破壞進(jìn)行模擬,模擬顯示深埋大理巖在開挖后初期洞壁圍巖徑向應(yīng)力為零時(shí)會(huì)發(fā)生拉張型板裂化破壞,與所述破壞機(jī)制和實(shí)際相