深部工程围岩断裂机理数值模拟研究

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1、学校代号：学号：密级：10532S11011145公开湖南大学硕士学位论文深部工程围岩断裂机理数值模拟研究国家自然科学基金(51078136)资助国家自然科学基金(51378195)资助堂僮由请厶姓名!垂克蛆昱匝姓名盈驱叠；菱丞垡熬援墙差望僮；±本王程堂瞳童些刍塑!±本工程诠空提童目期12Q!垒生5目25旦诠窒筌避目期；2Q!垒生5目2墨旦筌避委员金圭廑!睦昌宣熬援NumericalstudyonmechanismoffractureindeepundergroundengineeringMAOKemingB．E．(CentralSouthUn

2、iversityofForestryandTechnology)2008AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorSUYonghuaMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的

3、内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：衫象／l明日期：沙ILf年f月，甲日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权

4、书。2、不保密曰。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：影钞邮刷雉辄赫蝉口V，’—1．日期：≯秘，年6月／中日日期挪年名月／芦日深部工程围岩断裂机理数值模拟研究摘要我国国民经济的发展在很长一段时间内仍将依赖于能源与矿产资源的开发利用。随着开采强度的增大以及资源需求量的增加，浅部地层资源日益减少，深部地下工程的开发和利用成为一种必然趋势，越来越受到人们的关注与重视，特别是在采矿工程、隧道工程、能源存储及核废料处理工程等领域。与此同时，深部地层开发中遇到的岩体力学问题逐渐成为各国学者研究的一个焦点。深部地下工程岩体的赋存环境比较特殊，主要表现在岩

5、体处于高地应力、高渗透压和高地层温度的复杂环境下。在岩体开挖过程中产生了一些不同于浅部开挖的超常响应现象，主要包括拉压域交替产生现象、分区破裂化现象和分层断裂现象等。分析研究相关的深部围岩超常响应现象，对其产生机理进行合理解释。这将为深部地下工程开挖和支护设计理论提供重要的理论基础，具有十分重要的实际意义。本文根据深部岩体所赋存的特殊地质环境特征，认为深部岩体在力学上处于峰后阶段，选用能够体现这一特性的应变软化模型，建立计算模型对深部岩体分层断裂现象进行模拟和分析。主要考虑了岩石峰后脆性、温度应力、岩石剪胀角和椭圆形硐室轴比等因素对分层断裂现象

6、的影响。主要研究内容如下：首先，结合国内外与深部围岩超常响应现象相关的文献，系统阐述了深部地下工程中“深部”的界定问题，总结了深部地下工程围岩的基本特征，同时针对工程中观测到的超常响应现象进行总结和阐述，分析各种现象之间的联系与区别。其次，根据深部岩体的基本特征，选用应变软化模型，建立相应的计算模型。结合已有文献对分层断裂现象规律的总结，在保持原岩应力大于岩体单轴抗压强度的前提下，分析岩石峰后脆性(即应力下降阶段的斜率)对硐室围岩破裂模式、应力场和位移场的影响。观察是否会出现分层断裂现象以及出现该现象时的临界门槛值，总结相关研究成果，解释其破坏

7、发生的力学机制。最后，以出现分层断裂现象时的围岩为研究对象，针对可能影响分层断裂现象发展的一些因素进行分析。研究温度应力与原岩应力场耦合、岩石剪胀角和椭圆形洞室轴比等因素对分层断裂现象的影响，进一步认识深部硐室围岩分层断裂现象的规律和特征。关键词：深部地下工程；分层断裂现象；应变软化模型；峰后脆性；力学机制；温度应力II硕士学位论文AbstractDevelopmentofthenationaleconomywilldependontheexploitationofenergyandmineralresourcesinaverylongperi

8、odoftime．Withtheincreaseofminingintensityanddemandformineralresources，there