岩石应变软化本构模型及其在锚喷支护数值模拟中的应用

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:echo1210
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
许多工程岩体,如软岩巷道开挖完成后的围岩体,在运行期间多处于塑性(破损)状态,由于其具有的应变软化性质,破损的岩体(石)仍具有一定的承载能力。随着应变软化过程的发展,有时围岩体会发生很大的变形,影响工程的正常使用,情况严重时甚至会导致围岩整体稳定性丧失,造成灾难性的后果。锚喷支护是岩体工程中广泛采用的支护形式,不仅可以有效的减少围岩体的变形和塑性区的范围,而且可以减缓峰值后区岩体的强度弱化行为、提高围岩体的强度。   目前采用数值模拟方法研究锚喷支护对岩体的加固效果时,围岩体本构模型大多采用理想塑性模型,很难真实反映锚喷支护的效果。本文首先研究了前人提出的统计损伤软化模型和Hoek-Brown应变软化模型,然后以典型的地下巷道为研究对象,利用Hoek-Brown应变软化模型对锚喷支护进行了数值模拟研究,主要内容如下:   (1)在岩石统计损伤软化模型中,描述了本构模型的建立过程,总结了本构方程中参数的两种确定方法和物理意义。然后考虑了两种微元强度分布规律Weibull分布和正态分布下分别使用Drucker-Prager准则、Mohr-Coulomb准则作为微元强度分布变量时对模型的影响,结果表明:在建立岩石的统计损伤软化模型时可自由选择Weibull分布或正态分布作为微元强度的分布形式,但应尽可能的使用Drucker-Prager准则而不是Mohr-Coulomb准则作为分布变量。   (2)简要介绍岩石的Hoek-Brown应变软化模型后,以已有的花岗岩的三轴压缩试验为背景,利用数据拟合的手段,通过假设单轴压缩试验下花岗岩软化段上偏应力与剪应变的关系与理想情况时的相同,给出了确定Hoek-Brown模型中软化参数的方法。然后根据确定出的软化参数在FLAC3D中利用Hoek-Brown软化模型对花岗岩的三轴压缩试验进行数值模拟,并与试验结果比较,两者比较吻合,说明了所采用方法的合理性,同时也表明了用Hoek-Brown软化模型来模拟岩石的应变软化现象是行之有效的。   (3)以一段分步开挖的地下巷道为研究对象,在FLAC3D中对比分析了围岩分别采用Hoek-Brown应变软化本构模型和Hoek-Brown理想塑性本构模型时锚喷支护的支护效果。结果表明,当围岩采用应变软化模型时,相比理想塑性模型时的情况,锚喷支护结构的支护效果更好,具体表现为:改善围岩应力分布状态、限制围岩位移和塑性区发展的作用更加明显,支护结构的受力也有相当程度的增大。如不考虑围岩体的应变软化现象,将会导致在一定程度上低估锚喷支护结构对岩体的加固效果。  
其他文献
近年来,消能减震技术在工程界得到了广泛的关注与应用,许多简便实用的消能减震装置被研制开发出来。防屈曲支撑是金属耗能器中比较常见的一种,其耗能减震性能良好,构造简单,
地面沉降是指受自然或人为因素作用,地表水平面发生降低的现象,地面沉降对既有建、构筑物产生诸多不利影响。本文通过室内模拟试验、理论分析和有限元数值模拟研究了软土地面沉
目前,对钢框架半刚性节点进行的分析研究工作集中在平面钢框架上。经国内外众多学者的努力研究,平面钢框架半刚性强轴节点和弱轴节点的非弹性分析方法己经比较完备,实践也证明可
云冈石窟为中国三大石窟之一,位于山西大同市城西16km的武周山南麓,东西绵延lkm。该石窟开凿于公元5世纪的北魏时期。云冈石窟现存造像5万余尊。它以工程浩大,佛像气势雄伟而
夹心保温复合墙体由内叶墙、保温层、空气间层、外叶墙和防腐(防锈)连接件构成的墙体。这种墙体集承重、保温和装饰于一体,特别适用于寒冷和严寒地区的建筑外墙,以及有保温隔
饮用水水源的污染日益严重,新的饮用水国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)已经开始全面实施,常规饮用水处理技术已不能满足除污染要求,研发新的水处理药剂及其除污
再生混凝土的研究应用己被国内外广泛关注,它是建筑材料资源的循环利用。目前对再生混凝土构件抗火性能的研究尚显不足,骨料取代率和混凝土强度等级对再生混凝土构件耐火性能
索穹顶结构作为一种新型的柔性空间结构体系,是基于张拉整体思想,由索、杆及膜组成的新型预应力结构。该结构充分利用了钢材的抗拉性能,结构效率高、自重轻、稳定性好,且兼具造型
边坡工程一直是岩土工程中的热点之一,其稳定性问题设计涉及到矿山工程、道桥工程、水利工程和建筑工程等领域。同时,随着国家经济建设的不断发展,大型工程建设项目的不断涌现,该
近二十年来,FRP(Fiber Reinforced Plastics)由于高强高效、耐久性好、施工简便以及适用性广等优势而在土木工程中广泛应用。但单-FRP变形能力不足,所加固结构的延性差制约了FR