锦屏二级水电站引水隧洞围岩卸荷力学特性试验研究与应用

摘要

岩石工程中石方开挖和地下隧道的开挖为卸载条件，当前在岩体力学的计算分析中，采用的是常规加载试验得到的参数和常规的计算模型和方法。即使是在开挖中模拟卸荷，但也是按荷载线性减少及常规分析方法进行考虑的，且其参数、本构关系及计算软件均为加载条件。实际上，开挖本身为卸荷过程，不但表现在计算荷载为卸载，更重要是相应的岩体卸荷力学状态的岩体力学参数、本构关系及计算软件均为卸荷条件。 因此，现阶段开挖工程研究分析资料与工程实际观测成果很不一致，其主要原因是数值分析参数及模型与实际受力状态不一致所造成的。本文以锦屏二级水电站引水隧洞围岩为研究对象，得到了以下一些结论：(1)针对岩石卸荷工程监测结果与常规加载分析结果差别较大的实际情况，对取自锦屏二级电站引水隧道中的大理岩样，在室内进行了系统的岩石卸荷试验，分析了卸荷过程中岩石的力学性质。 采用微观试验的方法对锦屏二级电站引水隧道中的大理岩进行研究。对保持主应力和不变的条件下大理岩卸荷试验破坏试样进行了电镜扫描，用灰度分布图统计微结构参数，从而探讨卸荷过程中的微观结构变化规律。 (2)在假设岩石微元的损伤符合统计规律的情况下，定义了损伤变量，推导了考虑卸荷影响的岩石弹性损伤本构方程，用数据拟合的方法，得到了不同卸荷破坏应力状态下的卸荷损伤模型参数，并且验证了模型可以较好的模拟卸荷的应力应变曲线。 (3)根根据得到的统计损伤本构模型，用有限元程序对锦屏的引水隧洞开挖进行了计算，并与不考虑卸荷的有限元计算进行比较。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究的目的及意义

1.2卸荷岩体力学研究内容

1.3本文的主要内容

第二章大理岩卸荷试验研究

2.1概述

2.2大理岩卸荷特性试验研究

2.3大理岩卸荷微观试验研究

2.4本章小结

第三章大理岩卸荷损伤本构模型探讨

3.1损伤力学的研究内容

3.2大理岩卸荷的损伤模型

3.3本章小结

第四章数值计算及模型应用

4.1概述

4.2损伤有限元分析原理

4.3 卸荷损伤的有限元模型

4.4 工程简介及有限元计算

第五章结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的主要科研项目

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