【摘 要】
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近年来,随着我国基建的发展,地下空间、隧道建设、采矿等岩土工程日益增多。在工程建设的过程中,由于扰动导致围岩失稳而引发的工程事故屡见不鲜,因此进行岩石破损机理探究、
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近年来,随着我国基建的发展,地下空间、隧道建设、采矿等岩土工程日益增多。在工程建设的过程中,由于扰动导致围岩失稳而引发的工程事故屡见不鲜,因此进行岩石破损机理探究、围岩稳定性分析等研究具有重要的意义。本文依托国家自然科学基金项目(No.51874112):“采动岩体破损力学行为演化与三维动态裂隙形态表征”,基于弹塑性理论,建立了应变硬/软化本构模型来描述岩石的损伤破坏过程,给出了能对岩石破损程度进行定性定量分析的破坏接近度的推导过程,以此来对围岩进行稳定性分析,并利用FLAC3D和MATLAB软件实现了岩石内部形态的三维重构,最后将以上研究在案例上进行应用,得到的主要研究成果和结论如下:(1)通过采用FLAC3D数值软件内置的M-C模型和应变硬/软化模型对岩石试样进行单轴压缩模拟,分析不同剪胀角对计算结果的影响,对比发现:考虑峰前硬化阶段的应变硬/软化模型能更好地描述岩石损伤破坏过程,可以很好地适用于岩土类材料;剪胀角的取值对岩石试样的损伤破坏形态影响很大,具体的取值应根据岩石性质和应力条件做出改变。(2)通过对岩石单轴压缩数值模拟试验及巷道开挖两个案例进行分析,发现在M-C屈服准则的基础上推导出的破坏接近度指标可以定性定量的描述岩石试样和围岩的损伤破坏过程,且基于破坏接近度的围岩损伤程度分区可以为围岩的稳定性分析和实际工程施工和支护方案的选取提供参考。(3)通过MATLAB软件将FLAC3D导出的数据进行处理实现了三维重构,并在两个案例上得到了应用,将试样损伤破坏过程以及巷道围岩内部的应力、位移、损伤破坏区的分布与发展规律进行三维直观的展示,具有实用价值。(4)除了验证应变硬/软化模型和破坏准则在岩土工程中的适用性以外,还通过数值模拟分析了巷道开挖对邻近巷道应力、位移和损伤破坏情况的影响,结果与工程实际现场应力、位移和损伤破坏规律相符,为现实工程中相关巷道的支护设计和监测点的布置提供参考依据,体现了本文研究内容的实用性。
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