結(jié)構(gòu)面及深部高應(yīng)力影響下隧道破裂過程及機(jī)理
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- 作者:紅 著,賈蓬,王 口述
- 出版時間:2018/9/1
- ISBN:9787502478797
- 出 版 社:冶金工業(yè)出版社
- 中圖法分類:U455.4
- 頁碼:161
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《結(jié)構(gòu)面及深部高應(yīng)力影響下隧道破裂過程及機(jī)理》系統(tǒng)敘述了作者在淺部結(jié)構(gòu)面控制型和深部應(yīng)力控制型隧道破裂機(jī)制方面的研究成果。
《結(jié)構(gòu)面及深部高應(yīng)力影響下隧道破裂過程及機(jī)理》共分為8章,主要內(nèi)容包括RFPA數(shù)值方法在隧道穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用、層狀巖體隧道破裂機(jī)制、節(jié)理巖體隧道的破壞機(jī)理、隱含斷層對隧道穩(wěn)定性的影響、深部隧道典型破裂模式的發(fā)生機(jī)制、深部隧道圍巖分區(qū)破裂機(jī)制和影響因素等。
《結(jié)構(gòu)面及深部高應(yīng)力影響下隧道破裂過程及機(jī)理》可供巖石力學(xué)與工程、隧道與地下工程、工程力學(xué)、采礦工程等相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、高校研究生和本科生參考。
《結(jié)構(gòu)面及深部高應(yīng)力影響下隧道破裂過程及機(jī)理》提供的數(shù)值試驗思路和方法也可為巖石力學(xué)、隧道與地下工程等相關(guān)課程開展數(shù)值試驗教學(xué)提供思路。
由于工程巖體被各種結(jié)構(gòu)面所切割,使得工程巖體的性質(zhì)具有明顯的不均勻性。在淺部圍巖中開挖隧道時,圍巖的穩(wěn)定性往往受到結(jié)構(gòu)面控制,常常出現(xiàn)隧道大變形、支護(hù)破壞,甚至隧道整體失穩(wěn)破壞。而近20年來,隨著包括我國在內(nèi)的世界許多國家的鐵路(公路)隧道、水利水電、采礦及重要的國防工程等開挖深度越來越深,其圍巖的力學(xué)行為表現(xiàn)出較淺部圍巖諸多顯著不同的力學(xué)特點,工程災(zāi)害也更加明顯。由于工程巖體及深部地應(yīng)力場的復(fù)雜性,充分認(rèn)識并了解隧道開挖后的力學(xué)響應(yīng)及圍巖的破裂機(jī)理,是巖石力學(xué)與工程研究的重要內(nèi)容之一,對于圍巖穩(wěn)定性控制具有重要意義。
由于工程巖體表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非均質(zhì)性、各向異性和非連續(xù)性,在深部條件下地應(yīng)力具有各向異性特征,采用解析的方法顯然已經(jīng)無法滿足圍巖穩(wěn)定性分析的需要,現(xiàn)場監(jiān)測和相似材料模擬試驗已成為研究圍巖穩(wěn)定性及其破裂機(jī)制的重要手段。然而其不足之處在于,這些方法多數(shù)只能給出最終結(jié)果,而無法進(jìn)行破壞過程及演化機(jī)理的分析,從而使許多理論與工程分析停留在“結(jié)果分析”上。盡管物理模型試驗是工程結(jié)構(gòu)破壞的主要研究手段之一,但物理模型試驗成本高、周期長,且模型參數(shù)難以在有限個物理模型中調(diào)整,因此大大限制丁物理模型試驗在隧道穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用。更大的困難還在于,許多地質(zhì)和工程誘發(fā)的災(zāi)害難以在實驗室條件下進(jìn)行物理模型試驗研究。盡管國內(nèi)外學(xué)者在圍巖穩(wěn)定性方面已經(jīng)做了大量的工作,但是由于地下工程的復(fù)雜性,對于圍巖的破壞機(jī)理至今并沒有完全認(rèn)識清楚,尤其是對受結(jié)構(gòu)面影響的隧道漸進(jìn)性破壞規(guī)律以及深部復(fù)雜三向應(yīng)力下圍巖的破裂演化過程及破裂機(jī)理的認(rèn)識仍然比較模糊。隨著高速計算技術(shù)和數(shù)值計算方法的快速發(fā)展,采用數(shù)值試驗方法開展隧道的破裂過程分析,對于深入認(rèn)識隧道的破裂機(jī)制不失為一種有效的方法和手段。
賈蓬,工學(xué)博士,東北大學(xué)副教授,碩士生導(dǎo)師。兼任中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會青年委員會委員,中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會東北分會理事,遼寧省土木建筑學(xué)會抗震防災(zāi)分會理事。沈陽市高層次拔尖人才。主要從事隧道與地下工程穩(wěn)定性、深部三向高應(yīng)力下工程巖體力學(xué)行為,深部隧道圍巖災(zāi)害孕育機(jī)理及穩(wěn)定性控制等方面的研究工作。
先后主持和參加國家自然科學(xué)基金項目、國家科技支撐計劃項目、教育部中央高校基金項目、國家博士后科學(xué)基金及其特別資助項目、遼寧省自然科學(xué)基金項目以及企業(yè)合作科研項目多項。曾獲中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會科技進(jìn)步特等獎、吉林省科學(xué)技術(shù)二等獎、遼寧省自然科學(xué)學(xué)術(shù)成果二等獎等。在Tunnelling and Underground Space Technology,Theoretical and Applied Fracture Mechanics等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文40余篇。
王述紅,工學(xué)博士,教授,博士生導(dǎo)師。兼任國際巖石力學(xué)學(xué)會中國國家小組成員、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會理事、亞洲開發(fā)銀行和世界銀行等國際機(jī)構(gòu)城市基礎(chǔ)設(shè)施咨詢專家、遼寧省國土廳礦產(chǎn)方案評審專家等。主要研究方向為非連續(xù)巖體力學(xué)與工程災(zāi)害、地下空間與工程、市政基礎(chǔ)設(shè)施、信息巖土、生態(tài)巖土,在非連續(xù)巖體表征、工程擾動損傷及其災(zāi)害預(yù)測預(yù)報等形成相對穩(wěn)定的研究方向。
主持和承擔(dān)國家自然科學(xué)基金地區(qū)重點項目1項、面上項目3項、國際合作研究基金3項、國際合作交流項目5項、省部級基金項目3項、國家重點實驗室開放課題3項等縱向科研課題等20多項,參加國家“973計劃”、“863計劃”、國家基金項目10多項、大型企業(yè)合作研發(fā)類項目20項。作為首申請人獲16項國家發(fā)明專利和2項國家版權(quán)登記,在Structure Engineering and Mechanics,Rock Mechanics and Rock Engineering,International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences等國內(nèi)外強(qiáng)刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文上200余篇。參加完成的成果曾獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎1項,省部級科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎5項,省部級自然科學(xué)二等獎1項。
1 緒論
1.1 隧道圍巖穩(wěn)定性的主要影響因素
1.2 結(jié)構(gòu)面對圍巖穩(wěn)定性的影響
1.2.1 結(jié)構(gòu)面及其分級
1.2.2 圍巖的結(jié)構(gòu)特征及失穩(wěn)破壞類型
1.2.3 圍巖結(jié)構(gòu)面研究綜述
1.3 深部高地應(yīng)力對圍巖穩(wěn)定性的影響
1.3.1 深部巖體的力學(xué)行為
1.3.2 深部圍巖分區(qū)破裂的研究現(xiàn)狀
1.4 隧道圍巖穩(wěn)定性的研究方法
1.5 本書的主要內(nèi)容
2 RFPA數(shù)值方法在隧道穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用
2.1 RFPA真實破壞過程分析方法
2.1.1 RFPA簡介
2.1.2 RFPA方法的特點
2.1.3 巖石材料非均勻性的物理統(tǒng)計描述方法
2.1.4 巖土本構(gòu)關(guān)系的細(xì)觀統(tǒng)計損傷模型
2.2 RFPA強(qiáng)度折減法
2.2.1 RFPA強(qiáng)度折減法與傳統(tǒng)有限元強(qiáng)度折減法的區(qū)別
2.2.2 RFPA強(qiáng)度折減法模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對照
2.3 RFPA3D并行計算方法
3 層狀巖體隧道破裂機(jī)制
3.1 概述
3.2 層狀頂板破壞機(jī)理
3.2.1 數(shù)值模型及參數(shù)選取
3.2.2 層狀頂板變形破壞特征
3.2.3 不同側(cè)壓下層狀頂板破壞機(jī)理
3.2.4 不同厚跨比層狀頂板的破壞機(jī)理
3.3 傾角對傾斜層狀巖體隧道穩(wěn)定性的影響
3.3.1 數(shù)值模型及參數(shù)選取
3.3.2 不同傾角結(jié)構(gòu)面隧道變形破壞特征
3.3.3 不同傾角結(jié)構(gòu)面隧道典型部位位移與應(yīng)力分析
3.4 側(cè)壓比對傾斜層狀巖體隧道破壞模式的影響
3.4.1 數(shù)值模型的建立
3.4.2 側(cè)壓比對隧道破壞模式的影響
3.4.3 側(cè)壓比對隧道位移的影響
3.4.4 側(cè)壓比對隧道安全儲備的影響
3.5 垂直板裂結(jié)構(gòu)巖體中隧道破壞失穩(wěn)機(jī)制研究
3.5.1 概述
3.5.2 垂直板裂結(jié)構(gòu)巖體隧道破壞機(jī)制
4 節(jié)理巖體隧道的破壞機(jī)理
4.1 概述
4.2 交叉節(jié)理巖體隧道穩(wěn)定性
4.2.1 數(shù)值模型的建立
4.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析
4.3 節(jié)理貫通程度對隧道穩(wěn)定性的影響
4.3.1 數(shù)值模型的建立
4.3.2 模擬結(jié)果分析與討論
4.4 地應(yīng)力對節(jié)理巖體隧道變形特征的影響
4.4.1 數(shù)值模型的建立
4.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果與討論
5 隱含斷層對隧道穩(wěn)定性的影響