含結(jié)構(gòu)面隧洞圍巖損傷演化和時(shí)效破壞的數(shù)值模擬研究.pdf

1、基于對(duì)巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)，從巖石的強(qiáng)度、彈模等物理力學(xué)性質(zhì)受環(huán)境因素影響隨時(shí)間劣化以及巖石內(nèi)部細(xì)觀損傷積累的角度出發(fā)，通過引入巖體細(xì)觀表征單元體的強(qiáng)度退化方程，應(yīng)用RFPA數(shù)值模擬方法，研究隧洞圍巖的損傷演化與時(shí)效破壞機(jī)制。
　　首先，模擬了巖石的單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)和隧洞的時(shí)效變形破壞過程，并分別與相應(yīng)的物理試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，數(shù)值模擬結(jié)果很好地反映了軟弱巖石典型蠕變的三階段:初始、穩(wěn)定和加速階段;隧洞數(shù)值模擬試驗(yàn)得到了拱頂、拱底以

2、及兩側(cè)幫的時(shí)效變形特征曲線，與實(shí)際物模試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出了較好的一致性。作為參數(shù)分析，進(jìn)一步模擬分析了側(cè)壓系數(shù)對(duì)隧洞時(shí)效損傷破壞特性的影響，模擬結(jié)果顯示，隨著側(cè)壓系數(shù)的增大，隧洞左右邊墻間的收斂位移逐漸增大，而隧洞拱項(xiàng)拱底間的閉合位移隨側(cè)壓系數(shù)的增大逐漸減小，并對(duì)隧洞圍巖的局部的細(xì)觀損傷演化過程及宏觀時(shí)效破壞模式做出了清晰的解釋。
　　其次，研究了軟弱夾層的分布對(duì)隧洞圍巖損傷演化和時(shí)效破壞的影響，發(fā)現(xiàn)隧洞周圍應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)分布的對(duì)稱性

3、在軟弱夾層的影響下發(fā)生明顯的改變，出現(xiàn)向軟弱夾層附近“遷移”的現(xiàn)象，使得洞室與軟弱夾層之間形成高應(yīng)力集中區(qū)，進(jìn)而造成臨近軟弱夾層一側(cè)巖體的位移和破壞程度明顯增大;由于軟弱夾層分布位置的不同，隧洞圍巖的時(shí)效損傷破壞模式也出現(xiàn)明顯的差異。作為參數(shù)分析，進(jìn)一步模擬分析了軟弱夾層厚度對(duì)隧洞圍巖時(shí)效損傷破壞特性的影響，模擬結(jié)果顯示，隨著軟弱夾層厚度的增加，隧洞的拱頂、兩側(cè)邊墻位移不斷地增大，隧洞的破壞程度也越來越嚴(yán)重，夾層厚度對(duì)隧洞時(shí)效損傷破壞的

4、影響顯著增大。
　　進(jìn)而，模擬分析了節(jié)理分布傾角對(duì)隧洞圍巖的損傷演化和時(shí)效破壞機(jī)制的影響，發(fā)現(xiàn)在節(jié)理的影響下，隧洞開挖后，圍巖的應(yīng)力分布規(guī)律發(fā)生明顯的改變;節(jié)理為水平節(jié)理時(shí)，隧洞以兩側(cè)邊墻片幫破壞為主;隨著節(jié)理面傾角的變化，隧洞圍巖的的時(shí)效損傷破壞模式也發(fā)生了明顯的變化，隧洞損傷破壞區(qū)隨節(jié)理傾角的增大相應(yīng)旋轉(zhuǎn);當(dāng)節(jié)理方向豎直時(shí)，隧洞破壞主要集中于拱頂和拱底部位，出現(xiàn)了嚴(yán)重的冒頂和底鼓現(xiàn)象。同時(shí)，在節(jié)理面的影響作用下，隧洞周圍圍巖的