地下洞室关键块体稳定性研究及支护角度优化

摘要

块体理论作为分析节理岩体稳定性的重要方法，在工程界已经得到广泛的应用。随着研究的不断深入，其理论、方法也在不断的发展和拓宽。本文主要借助石根华提出的块体理论对地下洞室节理岩体中块体的稳定性进行研究，并使用离散元软件3DEC、蒙特卡洛法、块体理论分析软件Unwedge、正交分析法等对地下洞室不稳定块体的锚杆支护角度优化、块体形状及地应力对块体稳定性影响规律、块体失稳概率及稳定性影响因素敏感性进行分析。主要研究内容及所的结论包括:
　　首先，针对大倾角节理巷道的具体工程，应用块体理论结合3DEC离散元软件模拟验证，对大倾角巷道顶板关键块体锚杆支护角度作出优化。结果表明:锚杆支护角度优化后，顶板关键块体位移减小，稳定性得到提高，锚杆、锚索受力状态得到改善，锚固安全性能提高;
　　其次，在分析块体形状系数已有的研究成果的基础上，提出更适合本文研究内容的形状系数计算公式，并结合块体理论分析软件Unwedge，研究了块体形状特征及地应力对其稳定性的影响规律，结果表明:随着块体形状系数的增大，块体形状对其稳定性的影响逐渐由不利变为有利;形状系数在[0，3]区间内时，稳定性影响系数变化显著，形状系数大于3.0时，稳定性影响系数逐渐趋于平缓;随着地应力的增大，稳定性影响系数变化由显著不断趋于平缓。
　　最后，对计算得到的关键块体进一步分析其节理交切概率及裂隙锥不稳定参数，从而得到关键块体失稳概率P(B)，评价其实际发生破坏的概率;利用正交试验敏感性试验，对于失稳概率较高的危险块体进行影响因素的敏感性分析，将不同因素的敏感性分级排列，分析结果对实际工程岩体稳定性预测与加固方案设计有一定借鉴意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题提出与意义

1．2 围岩稳定性研究现状

1．3 块体理论研究现状

1．4 块体理论存在的问题

1．5 本文主要研究内容及技术路线

2 关键块体预测及支护角度优化分析

2．1 块体理论基本假设及赤平投影法

2．2 关键块体预测及其稳定性数值模拟研究

2．3 锚杆支护下关键块体稳定性数值模拟

2．4 基于块体理论的关键块体支护角度优化分析

2．5 关键块体支护角度优化方案的数值模拟验证

2．6 本章小结

3 形状系数及地应力对块体稳定性影响规律研究

3．1 块体形状系数定义及其改进

3．2 基于蒙特卡洛法的结构面几何参数生成

3．3 基于Unwedge软件地应力条件下的块体稳定性分析

3．4 块体形状系数及地应力影响规律分析

3．5 影响系数公式拟合及形状系数公式合理性验证

3．6 本章小结

4 关键块体失稳概率评价及影响因素敏感性分析

4．1 关键块体的失稳概率分析

4．2 关键块体稳定性影响因素敏感性分析

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 全文结论

5．2 创新点

5．3 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的主要研究成果