基于加卸载响应比的单洞及小间距双洞巷道稳定性研究

摘要

在相邻小间距巷道稳定性分析中引入加卸载响应比理论，将地下洞室视为一非线性系统，建立了加卸载响应模型。通过原样岩石试验、模型试验、数值模拟三者相结合的方法研究了用加卸载响应比理论定量判定单洞及小间距双洞中新建隧道对已有隧道的稳定性影响。得出如下几个结论和成果：　　（1）完成了大理岩原样不同应力路径下的加卸载试验。试验结果表明：采用分级循环三角扰动加卸载方式，以应力作为LURR系统输入参数，轴向应变作为响应指标，以此求出的加卸载响应比值在岩石发生破坏前有“急剧增加-迅速回落”的过程，可根据这一现象来预测岩石的破坏。　　（2）将分级循环加卸载方式应用到模型试验中，在单洞试验以及双洞试验中均根据加卸载响应比理论定量的判断出隧道失稳时的极限荷载。研究了巷道的加卸载响应特征，结合声发射探讨了巷道的损伤演化规律和破坏特征。研究表明边墙围岩压力、位移以及声发射能量的响应效果较好，且作为响应求出的响应比值在加卸载初期稳定临近失稳有急剧增大的过程。　　（3）通过单洞以及双洞模型试验对比，分析了小间距隧道分时段开挖时，新建隧道对临近隧道的的影响特性：中间岩柱受力明显增加，岩柱中部呈现压应力为主、拉应力为辅的的破坏形式。通过声发射定位试验可比较直接的观察到巷道的内部裂纹的产生位置、扩展方向以及形成的空间曲面形态，可较好的反映巷道裂纹动态演化过程。　　（4）对单洞及小间距双洞模型试验用RFPA进行数值模拟，各参数响应特征和声发射定位结果与实测数据进行对比结果表明两者测试较一致。且验证了小间距巷道受影响时中间岩柱处破坏形式主要表现为边墙破坏。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究的主要内容和方法

第二章 不同应力路径下岩样响应特性分析

2.1 工程概况

2.2室内试验目的及试验准备

2.3岩样分级循环三角扰动加卸载试验

2.4本章小结

第三章 分级循环三角扰动加卸载下单洞及双洞模型试验

3.1物理模型试验概况

3.2试验介绍

3.3试验方案与内容

3.4模型试验方案及过程

3.5试验数据分析

3.6本章小结

第四章 分级循环三角扰动加卸载单洞及双洞数值分析

4.1 RFPA基本原理

4.2数值模型建立及加卸载方案

4.3数值计算分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1研究结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要成果

致谢