【摘 要】
：
隧道在施工过程中,经常会遇到含有裂隙的地层,裂隙会影响隧道围岩的稳定性,在地下水丰富的地区,通常还会伴随着突水、突泥、涌水等事故,因此,研究裂隙对隧道的影响具有重要意义。本文在调研裂隙地层特征基础上,结合分形理论建立了具有高度仿真的节理裂隙隧道模型,利用建立的节理裂隙隧道模型进行了节理裂隙隧道围岩的稳定性数值分析,探讨了节理裂隙产状、分形维数、张开度对隧道围岩稳定性的影响。除此之外,对建立的裂隙进
论文部分内容阅读
隧道在施工过程中,经常会遇到含有裂隙的地层,裂隙会影响隧道围岩的稳定性,在地下水丰富的地区,通常还会伴随着突水、突泥、涌水等事故,因此,研究裂隙对隧道的影响具有重要意义。本文在调研裂隙地层特征基础上,结合分形理论建立了具有高度仿真的节理裂隙隧道模型,利用建立的节理裂隙隧道模型进行了节理裂隙隧道围岩的稳定性数值分析,探讨了节理裂隙产状、分形维数、张开度对隧道围岩稳定性的影响。除此之外,对建立的裂隙进行了分形维数计算,针对分形维数计算方法中的计盒法,对计盒法分别在二维与三维层面进行了完善,提出了一种改进的分形维数计算方法。主要研究成果如下:（1）通过比较多种不同的分形模拟方式,选取随机中点位移法（RMD）作为分形曲面生成函数,建立了具有高度仿真的裂隙面,并将裂隙面与CT裂隙进行对比,通过对比分析结果改进RMD函数,并分形曲面进行了光滑和拉伸等优化操作。（2）建立的仿真裂隙通过二次开发的方式将其嵌入无裂隙隧道网格模型中,与通常使用的平面裂隙（如圆盘模型等）不同,本文生成的节理裂隙隧道模型极大提高了隧道中裂隙的真实程度,更能反映隧道中裂隙的真实情况。（3）针对分形维数计算方法中的计盒法,在二维与三维层面上对该方法进行了改进。在二值图像方面,提出了新的分形维数计算方法,改进方法在计算精度与传统的计盒方法对比结果显示,该方法具有更高的精度与稳定性;在三维网格的分形维数计算方面,本文提出了一种基于扫描线计算相交盒子的算法,该方法比直接在空间中进行相交运算更为快速高效。（4）当节理裂隙面的倾向为180°时,随着裂隙面倾角的变化,隧道进口处顶部的最大位移量相比最小位移量增大了 54.49%;底部最大位移量相比最小位移量增大了50.31%;而左右两侧的位移量变化幅度相对小的多。当节理裂隙面的倾向为90°时,对于不同裂隙面的倾角,顶部的最大位移量相比最小位移量增大了 19.16%;底部最大位移量相比最小位移量增大了 23.71%;左侧最大位移量相比最小位移量增大了 49.04%,右侧最大位移量相比最小位移量增大了 47.42%。当隧道裂隙面倾向为180°时,随着裂隙面倾角的增加,隧道围岩塑性区的体积也逐渐增加,塑性区的总体积最大值相比最小值增加了 135.37%;隧道裂隙面倾向为90°时,随着裂隙面倾角的增加,隧道围岩塑性区的体积先逐渐增加,但当裂隙面倾角达到45°后保持稳定,塑性区的总体积最大值相比最小值增加了 85.00%。当裂隙面倾角大于22.5°且具有相同倾角的条件下,相较于倾向90°的裂隙面建立的隧道,倾向为180°的裂隙面建立的隧道塑性区体积更大。（5）隧道进口处顶部、底部的位移都随着张开度的增大都呈现出先减小后增大的情况,但变化趋势的转折点不同,顶部位移量在张开度为2/36dt（dt为隧道直径）时最小,底部位移量在张开度为4/36 dt时最小;左侧、右侧的位移量呈现L型的下降趋势,张开度大于2/36 dt时,两侧的位移量就逐渐趋于平缓。虽然张开度不同,但总位移量云图的变化不大,左右两侧的位移量基本一致,顶部的位移量大于底部的位移量。裂隙的张开度越大,隧道围岩的位移量并不一定越大。对于不同的张开度,隧道围岩最大的塑性区体积相比最小的塑性区体积只提高了 6.45%,裂隙面张开度对塑性区体积的影响较小。（6）裂隙面的分形维数增大可能会造成隧道围岩变形量在某一侧集中,造成隧道发展成为偏压型隧道。但随着裂隙面分形维数进一步扩大（大于2.28）,这种隧道偏压的现象反而开始改善。对于不同的裂隙面分形维数,隧道进口处顶部的最大位移量相对最小位移量增大了 47.54%,底部的最大位移量相对最小位移量增大了 19.96%,左侧的最大位移量相对最小位移量增大了 19.86%,右侧的最大位移量相对最小位移量增大了12.46%,可以看出,分形维数对隧道顶部的位移量影响较大。随着分形维数的增大,塑性区总体积并没有增大,反而出现了降低,塑性区总体积的最大值相比最小值只增大了4.14%,裂隙面分形维数对塑性区体积的影响较小。（7）衬砌支护能够降低各个方向隧道围岩的位移量,在裂隙范围内的壳体会受到较大的力矩和位移量,在裂隙与围岩的交界处还会受到较大的剪力,应多关注在裂隙附近壳体的稳定及变形情况;而注浆对裂隙区域的加固效果相对较好,注浆后,注浆体所受应力大小与其周围岩体的应力大小一致,因此在高应力区域进行注浆时,应保证水泥的强度足够。
其他文献
随着我国教育事业不断改革与发展,人们生活水平越来越高。社会各界对幼儿园学前教育也愈发重视,对幼儿学前教育教学的方式方法提出更高的要求,使幼儿教师对幼儿的教学质量和教学效果更加注重,同时也面临着重大挑战。现阶段,在幼儿园教育与小学教育之间的教学衔接工作十分重要,幼小衔接教育在幼儿园与小学之间起到了一个承上启下的重要作用。幼小衔接教育为了适应社会发展与人民的需求,需要对部分教学活动做出改善,已解决在教
在众多污水处理技术中,絮凝处理方法被广泛使用且占有重要的地位。目前,传统阳离子高分子絮凝剂因其分子构型为线型结构,在高盐浓度污水中分子主链容易发生卷曲,尤其是在油田污水絮凝处理阶段中,因其高矿化度使絮凝剂分子构象发生变化,主链卷曲变形,污水处理效果降低。为了保证在高盐浓度污水中絮凝剂分子不会卷曲变形,提高阳离子絮凝剂污水处理效果,本文通过轻度交联的方式制备出了一种分子结构为网状的阳离子絮凝剂,优化
锂硫电池因其具有较高的理论比容量和能量密度,被广泛认为是目前最具有开发前景的二次电池体系之一。但是锂硫电池目前还存在着诸多的问题和挑战,比如,活性物质利用率低,可溶性多硫化物的穿梭效应,充放电产物密度不同引起的体积膨胀,以及过量电解液等问题,造成纯硫正极材料循环寿命低,倍率性能差,严重阻碍了锂硫电池的发展与应用。要克服以上的问题,则需要寻找能抑制多硫化物穿梭,提高硫电极整体导电性和多硫化物氧化还原
【目的】研究复方季铵盐泡沫消毒剂的成泡性能，并评估该消毒剂对新城疫病毒（Newcastle disease virus, NDV）和猪瘟病毒（Classical swine fever virus, CSFV）的杀灭效果，以及不同作用浓度和时间对消毒效果的影响。【方法】通过响应面法对复方季铵盐泡沫消毒剂中苯扎溴铵、癸甲溴铵和癸基葡萄糖苷3种成分的含量进行优化；采用悬浮杀灭试验，以细胞感染方法，测定
研究区位于川东褶皱区,由云安厂构造带、黄泥堂构造带北段以及南门场构造带所组成,面积约为5397km2。石炭系在研究区内分布广泛,资源量庞大,具有很大的勘探开发潜力。但是由于川东地区复杂的构造条件,仍有较大范围的区域勘探程度较低,对于高陡构造及侵蚀窗周围的圈闭有必要进行更深一步的认识。本文以石油地质学、构造地质学等理论为指导,结合前人的研究成果,充分利用了地震、钻井、测井等相关资料,对研究区石炭系的
随着安全环保要求越来越严格,天然气作为清洁能源的需求也越来越旺盛,天然气质量要求也越来越苛刻。国家即将强制执行天然气工业核心标准GB 17820-2018《天然气》,要求天然气中H2S含量≤6 mg/m3,CO2含量≤3%（摩尔分数）。同时对现有含硫天然气净化装置的生产运行提出了新的要求,更加苛刻的净化要求会导致装置溶剂循环量增大、装置能耗增加等问题,特别是高含硫天然气净化装置。本论文以某高含硫天
随着工业的快速发展,印染产业规模不断增长,印染废水污染问题日益突出,严重地威胁着人类的生命健康。其中罗丹明B对人体有致癌的风险,传统的污水处理工艺对其降解速率慢和降解不完全。近年来光催化技术处理罗丹明B废水因降解速率快、无二次污染等优点而被广泛关注,尤其是磷酸银,它在自然光下对罗丹明B有很好的降解效果。但是由于它的难回收以及光腐蚀等难题使得磷酸银很难运用在实际当中。本文以解决磷酸银成本高、难回收利
地质遗迹是在地质环境下形成的不可再生的自然遗产资源。近年来,由于各种外界因素的影响,导致部分地区出现了地质遗迹被破坏的现象。现有研究表明,地质环境与人类活动是影响地质遗迹保护的两大因素。大渡河峡谷国家地质公园位于四川盆地西南部,区域内地质灾害频发、矿山开采活跃、水土流失较为严重,再加之当地经济发展的影响,导致公园所处范围面临的生态地质环境压力较大,也使得公园内地质遗迹的保护工作面临着巨大的挑战。地
针对野外复杂近地表条件下地震采集资料信噪比低及前人对于炸药震源激发机理研究工作较少等问题,本文聚焦于炸药激发子波的形成过程,利用有限元数值模拟手段实现了炸药震源的室内模拟,并建立目标函数进行优化激发方案工作,由此来解决复杂近地表地区地震资料信噪比低的问题。地质结构及近地表条件复杂的地区,地震采集资料信噪比低,噪声干扰严重,现有的处理手段难以取得较好的处理效果,地层成像效果较差,构造难以落实。造成该
甘肃酒泉盆地目前已勘探开发单北、鸭儿峡、青西、老君庙、石油沟和白杨河6个油田,广泛分布的鸭儿峡地区白垩系下沟组扇三角洲前缘砂砾岩储层的多口井已钻遇高产或工业油流。砂砾岩低渗透储层展示出了巨大的勘探潜力,已成为国内外重要的油气勘探领域之一,研究低渗透砂岩储层和渗流特征对油田开发和提高采收率具有重大意义。本文以鸭儿峡地区下沟组储层为研究目的层位,在结合前人研究成果及研究区地质背景资料的基础上,从岩芯、