公路隧道脆性巖體巖爆機(jī)理與模擬方法研究

1 引言

2 文獻(xiàn)綜述

2．1 選題依據(jù)及研究意義

2．2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2．3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)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?xiàng)l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(píng)價(jià)

3．5 隧道巖爆現(xiàn)象描述及分析

3．6 隧道工程區(qū)地應(yīng)力測(cè)量及分析

3．7 本章小結(jié)

4 研究區(qū)域巖石力學(xué)試驗(yàn)及巖爆室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

4．1 巖石力學(xué)試驗(yàn)研究

4．2 巖爆發(fā)生靜力學(xué)機(jī)制分析

4．3 巖爆試驗(yàn)內(nèi)容及方案

4．4 實(shí)驗(yàn)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(shí)頻特征分析

5．1 聲發(fā)射技術(shù)簡(jiǎn)介

5．2 單軸壓縮實(shí)驗(yàn)中的聲發(fā)射能量分析

5．3 巴西劈裂實(shí)驗(yàn)中的聲發(fā)射能量分析

5．4 巖爆模擬試驗(yàn)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(xì)觀力學(xué)參數(shù)選取

6．4 脆性巖石力學(xué)特征及數(shù)值模型構(gòu)建

6．5 巖石脆性特征細(xì)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(yàn)及隧道圍巖變形破壞耦合分析

7．1 卸載巖爆數(shù)值試驗(yàn)

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(diǎn)

8．3 研究展望

參考文獻(xiàn)

致謝2100433B

《公路隧道脆性巖體巖爆機(jī)理與模擬方法研究》通過(guò)對(duì)張石高速公路二期工程化稍營(yíng)至蔚縣段黑石嶺隧道實(shí)地調(diào)查、巖石聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)地應(yīng)力量測(cè)、室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)、室內(nèi)巖爆模擬試驗(yàn)、聲發(fā)射能量及時(shí)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(guó)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(shí)巖爆發(fā)生的機(jī)制，并基于有限差分理論及顆粒流理論，以FLAC及PFC程序?yàn)閷?shí)現(xiàn)平臺(tái)，采用Fish語(yǔ)言編譯連續(xù)元與離散元計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸交換函數(shù)，建立二維平面應(yīng)變圓形巷道連續(xù)-離散耦合分析模型，從宏-細(xì)觀角度深入開(kāi)展不同圍壓條件下圓形巷道圍巖變形破壞機(jī)理研究。

本書(shū)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(jī)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(yù)測(cè)法。在研究巖爆洞段圍巖穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提出了巖爆洞段的圍巖分類(lèi)方法，總結(jié)了巖爆洞段的防護(hù)措施及其失效原因。書(shū)中翔實(shí)的巖爆編錄資料、科學(xué)的機(jī)理研究對(duì)巖爆的研究與防治具有非常重要的指導(dǎo)意義。

隧道巖爆研究已經(jīng)從狀態(tài)研究到孕育全過(guò)程的機(jī)制、監(jiān)測(cè)預(yù)警與動(dòng)態(tài)調(diào)控研究，隧道巖爆監(jiān)測(cè)預(yù)警從定性發(fā)展到定量、智能化。隧道巖爆孕育機(jī)制是指其孕育過(guò)程相關(guān)的巖體破裂對(duì)應(yīng)力學(xué)機(jī)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(jī)理經(jīng)歷了室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)觀察、數(shù)值模擬、地震監(jiān)測(cè)、電鏡掃描等一系列的研究過(guò)程，科研人員逐步掌握了巖爆發(fā)生的孕育過(guò)程和發(fā)生條件。