公路隧道脆性巖體巖爆機理與模擬方法研究

1 引言

2 文獻綜述

2．1 選題依據(jù)及研究意義

2．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2．3 主要研究內(nèi)容及技術路線

3 研究區(qū)域工程地質(zhì)條件調(diào)查及巖爆現(xiàn)象分析

3．1 自然地理條件

3．2 水文地質(zhì)條件

3．3 隧道區(qū)域地質(zhì)條件

3．4 隧道工程地質(zhì)評價

3．5 隧道巖爆現(xiàn)象描述及分析

3．6 隧道工程區(qū)地應力測量及分析

3．7 本章小結(jié)

4 研究區(qū)域巖石力學試驗及巖爆室內(nèi)實驗研究

4．1 巖石力學試驗研究

4．2 巖爆發(fā)生靜力學機制分析

4．3 巖爆試驗內(nèi)容及方案

4．4 實驗結(jié)果分析

4．5 本章小結(jié)

5 研究區(qū)域巖樣聲發(fā)射能量及時頻特征分析

5．1 聲發(fā)射技術簡介

5．2 單軸壓縮實驗中的聲發(fā)射能量分析

5．3 巴西劈裂實驗中的聲發(fā)射能量分析

5．4 巖爆模擬試驗中的聲發(fā)射能量分析

5．5 本章小結(jié)

6 基于GBM模型的脆性巖石破裂特征模擬研究

6．1 顆粒流理論概述

6．2 模型基本概念及算法描述

6．3 細觀力學參數(shù)選取

6．4 脆性巖石力學特征及數(shù)值模型構(gòu)建

6．5 巖石脆性特征細觀數(shù)值模擬結(jié)果分析

6．6 本章小結(jié)

7 卸載巖爆數(shù)值試驗及隧道圍巖變形破壞耦合分析

7．1 卸載巖爆數(shù)值試驗

7．2 隧道圍巖變形破壞的連續(xù)一離散耦合分析

7．3 本章小結(jié)

8 結(jié)論

8．1 主要結(jié)論

8．2 創(chuàng)新點

8．3 研究展望

參考文獻

致謝2100433B

《公路隧道脆性巖體巖爆機理與模擬方法研究》通過對張石高速公路二期工程化稍營至蔚縣段黑石嶺隧道實地調(diào)查、巖石聲發(fā)射Kaiser效應地應力量測、室內(nèi)巖石力學試驗、室內(nèi)巖爆模擬試驗、聲發(fā)射能量及時頻分析、數(shù)值模擬等方法，分析了公路隧道脆性巖體在埋深不足250m（國內(nèi)外發(fā)生巖爆的絕大多數(shù)地下工程埋深在300m以上）時巖爆發(fā)生的機制，并基于有限差分理論及顆粒流理論，以FLAC及PFC程序為實現(xiàn)平臺，采用Fish語言編譯連續(xù)元與離散元計算數(shù)據(jù)傳輸交換函數(shù)，建立二維平面應變圓形巷道連續(xù)-離散耦合分析模型，從宏-細觀角度深入開展不同圍壓條件下圓形巷道圍巖變形破壞機理研究。

本書分析了引水隧洞的基本工程地質(zhì)條件，總結(jié)了巖爆特征及其特殊性，研究了巖爆的破壞模式和形成機理，提出了“巖爆爆裂體”的概念，總結(jié)了巖爆發(fā)生的主控因素，提出了巖爆綜合預測法。在研究巖爆洞段圍巖穩(wěn)定性的基礎上提出了巖爆洞段的圍巖分類方法，總結(jié)了巖爆洞段的防護措施及其失效原因。書中翔實的巖爆編錄資料、科學的機理研究對巖爆的研究與防治具有非常重要的指導意義。

隧道巖爆研究已經(jīng)從狀態(tài)研究到孕育全過程的機制、監(jiān)測預警與動態(tài)調(diào)控研究，隧道巖爆監(jiān)測預警從定性發(fā)展到定量、智能化。隧道巖爆孕育機制是指其孕育過程相關的巖體破裂對應力學機制(張拉破裂，剪切破裂或混合破裂)的演化規(guī)律。

隧道巖爆機理經(jīng)歷了室內(nèi)試驗、現(xiàn)場觀察、數(shù)值模擬、地震監(jiān)測、電鏡掃描等一系列的研究過程，科研人員逐步掌握了巖爆發(fā)生的孕育過程和發(fā)生條件。