基于加卸载响应比(LURR)的地下洞室稳定性研究

摘要

近年来,地下洞室的稳定性是地下工程研究的热点之一,但洞室稳定判别比较复杂。本文将洞室视作一非线性系统,将加卸载响应比(LURR)引入到洞室稳定分析中,分析了加卸载响应的原理,通过室内加卸载试验、数值模拟研究,并结合现场实测结果,分析其稳定性。　　(1)试验研究了大理岩、砂岩、蛇纹岩三种不同种类的岩石的单轴和三轴加卸载试验,利用LURR理论,把应力作为LURR系统中的输入参数,以应变为LURR系统中的输出响应,对此三种岩石在单轴、三轴加卸载下力学性能与LURR变化规律进行了分析与研究。研究表明:此三种岩石在达到其极限荷载时,LURR出现急剧增大或大幅波动的现象,表明加卸载响应可作为这类岩石的破坏前兆。　　(2)结合冬瓜山铜矿-760水平的巷道位移实测结果,研究了洞室围岩的内部位移和拱顶沉降发展情况,发现围岩的位移主要发生在前期的100天内;后期的100~150天位移变化较小,都在0.2mm内;说明巷道围岩已趋于稳定。　　(3)研究了加载响应和卸载响应的判别方法,利用FLAC3D数值模拟软件,结合冬瓜山铜矿的矿柱回采情况,建立数值模型,研究单个洞室在平面状态下与三维状态下的加卸载响应,对其稳定性进行评价,并对地下洞室群在加卸载下的稳定性进行了初步的探讨;结果表明:随着开挖的进行,洞室各个部位的应力状态也在发生着改变,使得洞室中某一特定部位的应力-应变的变化杂乱无章,但LURR曲线却有一定的规律可循。

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第一章 绪 论

1.1 洞室稳定研究现状

1.2 加卸载响应比（LURR）理论及其应用进展

1.3 LURR在洞室稳定性研究应用可行性研究

1.4 本文研究的难点及主要研究内容

第二章 冬瓜山典型岩石加卸载响应特征研究

2.1 冬瓜山铜矿基本情况及取样

2.2 试验设备及加卸载方案

2.3 岩石在单轴加卸载下的响应特征研究

2.4 三轴应力条件下岩石加卸载下响应特征研究

2.5 充填体强度特性研究

2.6 本章小结

第三章 冬瓜山矿床巷道现场监测

3.1 冬瓜山矿床洞室现场监测方案设计

3.2 冬瓜山-760水平巷道与采场现场监测

3.3 本章小结

第四章 冬瓜山铜矿矿柱巷道稳定性研究

4.1 冬瓜山铜矿初始应力场调查

4.2 LURR理论与加卸载准则

4.3 LURR指标的建立

4.4 基于数值模拟下的地下洞室稳定性研究

4.5 地下洞室的稳定性研究

4.6 地下洞室群的稳定性研究

4.7 现场监测与数值模拟的对比

4.8 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文研究工作的总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研与论文发表及奖励情况

致谢