项目名称: 考虑高应力卸荷围岩-结构面耦合作用机制的洞室块体稳定性研究

项目编号: No.51209021

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 水利科学与海洋工程学科

项目作者: 张雨霆

作者单位: 长江水利委员会长江科学院

项目金额: 25万元

中文摘要: 高地应力区地下洞室开挖卸荷引起的扰动应力场将驱使结构面力学特性发生变化,在这一过程中围岩作用力成为影响块体稳定的重要因素,而传统的块体稳定刚体极限平衡计算方法尚无法考虑围岩与块体的相互作用。鉴于此,针对高地应力区大型地下洞室开挖过程中块体失稳诱发的围岩安全问题,本项目拟采用室内结构面试验、理论分析与数值模拟相结合的综合研究方法,分析在高应力卸荷作用下结构面的力学特征,建立其本构模型并实现数值模拟,发展描述高应力条件下结构面加卸载力学行为的非线性数值分析方法,揭示高应力卸荷过程中围岩与结构面的耦合作用机制。在此基础上,融合单元重构-聚合技术、块体理论与所发展的非线性数值分析方法,实现考虑结构面接触状态和应力影响的关键块体判别,探讨其失稳模式,提出考虑高应力卸荷作用的洞室块体稳定性分析方法,为高应力环境下洞室的围岩稳定控制、加固设计优化等提供理论依据和应用基础。

中文关键词: 结构面;试验;加卸载;本构关系;块体稳定性评价

英文摘要: For underground caverns in high geostress region, the excavation unloading will cause disturbance to the stress filed, thus leading to the changes of mechanical characteristics of structural planes. During this process, the forces of surrounding rock imposed on blocks become a significant factor influencing the stability of blocks. However, traditional rigid limit equilibrium calculation method used for block stability analysis cannot take into account the interaction between surrounding rock and blocks. In view of this, this project aims to solve the surrounding rock safety issue induced by block failure during the excavation process of large-scale underground caverns. By conducting comprehensive research approaches including laboratory tests on structural planes, theoretical analysis and numerical simulation, this project plans to study the mechanical characteristics of structural planes under high stress unloading condition, to establish the constitutive model and realize numerical simulation, to develop non-linear numerical method for analyzing the loading and unloading mechanical behavior of structural planes under high stress condition, to reveal the coupling mechanism of surrounding rock and structural planes during high stress unloading process. On this basis, by incorporating element reconstruction-elem

英文关键词: structural plane;test;loading and unloading;constitutive relation;stability evaluation of rock block

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