基于岩石kaiser效应及隧道围岩稳定性分析

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1、北京交通大学硕士学位论文岩石Kaiser效应及隧道围岩稳定性分析姓名：段波申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王连俊20040301北京交通大学硕士学位论文摘要利用岩石Kaiser效应测定隧道围岩地应力以及分析围岩稳定性是岩土工程领域的重要研究课题之一。Kaiser效应是指施加于金属材料的应力达到其所受到的最大先期应力时才开始出现明显声发射的现象。美国学者Goodman(1963)实验发现Kaiser效应在岩石材料中仍然成立。由于岩石的这种记忆效应，使得我们能够通过室内实验来计算出岩石地应力大小和方向，应用于隧道围岩稳定性分析。本文以岩石声发射技术、岩石力学、工程地质学、

2、地质构造学及数值分析等交叉学科的理论为基础，从地质历史分析与力学分析紧密结合的观点出发，通过大量试验以解决岩石Kaiser效应测定隧道围岩地应力。通过室内岩石单轴压缩试验，我们得到岩石的弹性模量、泊松比等物理力学指标，并且通过声发射仪记录下岩石压缩破坏过程中产生的声发射频度值，并对其中特征明显的频度值所对应的声发射特征值进行组合计算，结合本地区的地质历史，得出隧道围岩中岩石的主应力大小和方向，并进行围压下的地应力大小的修正，并将其中得到的现今地应力场应用于隧道围岩稳定性数值计算分析中。通过以上的计算分析，从得到的地应力结果认为基本符合该区域历史和现今地应力特征，该方法可以应用于

3、隧道围岩地应力测试中，并且简单有效，对于指导隧道设计和施工都有一定的意义。关镶I词：岩石Kaisef效应、声发射特征值、围岩稳定性、地质历史、隧道北京交通大学硕士学位论文摘要ABSTRACTMeasuringoutthecruststressoftunneladjacentrockusingrockKaisereffectoftherockandmathematicalanalysistheadjacentrockareoneofimportantprojectsintheareaofgeotechnicalengineering．Kaisereffectisaphenomen

4、onwhenappliedstreSSachievedthemaximalstressinhistorytothemetalwillappearsoundemission．ScholarGoodmanofUSA(1963)hadfoundthattheKaisereffectappearinrockthroughexperimental．Duetothismemoryeffectofrock，wecancalculationthedirectionandmagnitudeofrockmaximumprincipalstressthroughlabexperimental，app

5、licationitintotheanalysisthestabilityoftunneladjacentrock．Basedonthetheoryoftherocksoundemissiontechnical、rockmechanics、engineeringgeology、geologytectonicsandnumericalanalysismanycrosssubject．Fromthestandpointthatcompactthegeologichistoryanalyzingandmechanicalanalyzing，throughmanyrockKaisere

6、ffectexperimenttosolvethemmaeladjacentrockcruststress．WeCangettherock’SYoung’SmodulusandPoisson'sratiothroughuniaxialcompressiontest．Werecordthevalueofsoundemissionfrequencyinrockcompressiondamagethroughsoundemissionequipment，thencombinationcalculationthesoundemissionfeaturevalue，comparetheg

7、eologyhistory．Wegetandamendmenttheprincipalstressdirectionanddimensionoftunnel甜jacentrockandusingthepresentcruststressintunneladjacentrockstabilitynumericalcalculationanalyzing．Throughcalculationanalyzing，Wethinkthattheconsequenceofcoincidencethehi