深部巷道围岩分区破裂数值模拟研究力学专业论文.docxVIP

青岛理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 青岛理工大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得青岛理工大学或其它教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：立卑日 期：望业 青岛理工大学学位论文使用授权声明 青岛理工大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、CDMD和DMD有权保 留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在必威体育官网网址期内的保 密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内 容。论文的公布(包括刊登)授权青岛理工大学研究生处办理。 万方数据 青岛理工大学工学硕士学位论文目 青岛理工大学工学硕士学位论文 目 录 摘 要 ．I Abstract ． ． ．． ．II 第1章绪论． ． ．．．．． ． ．1 1．1研究的目的和意义 1 1．2分区破裂化现象的研究现状和发展趋势 ． ．．3 1．2．1国外该领域的一些研究和进展 ．3 1．2．1国内的研究现状和进展 ．7 1．2．3数值模拟的研究现状 9 1．3本文主要研究内容及技术路线 ．10 1．3．1研究内容 10 1．3．2技术路线 10 第2章数值实验基本原理及计算方案 12 2．1数值模拟实验研究背景 ．12 2．2弹性损伤本构方程 ．． ． ．． ．．13 2．3岩体破裂的能量耗散理论 ．14 2．3．1岩体破裂与能量耗散 ．． 14 2．3．2应变能密度理论．． ．．． ． 16 2．4 FLAC3D程序介绍 ． ．．． ．19 2．5分区破裂在FLAC3D中的实现过程 ．．．．．． ．．19 第3章不同洞形围岩破裂现象探讨 ．．22 3．1引言 ． ．． ．． ．．22 3．2马蹄形巷道围岩破裂模式研究 22 3．2．1模型现场模拟试验工况与结果 22 3．2．2数值模拟计算 ．． ． ．．24 3．3圆形巷道围岩破裂模式研究 ．．28 3．3．1模型试验工况与结果 ．．28 3．3．2数值模拟计算 ．．29 3．4城门洞形巷道围岩破裂模式研究 ．32 3．4．1模型试验工况与结果 ．．32 3．4．2数值模拟计算 ． ．34 3．5本章小结 ． ．．36 第4章深部围岩分区破裂影响因素研究 ． ．．．． ．．37 4．1引言．．．．．．． ．．． ．． ．．．． ．．．．．．．．．． ．． 37 4．2不同加载方式对分区破裂化模拟的影晌 ．37 4．2．1数值模拟计算 ．． ． ． ．38 4．2．2模拟结果分析 ． ． 38 4．3不同的卸荷速率对分区破裂化模拟的影响 ．．39 万方数据 青岛理工大学工学硕士学位论文4．3．1数值模拟计算 青岛理工大学工学硕士学位论文 4．3．1数值模拟计算 ．．39 4．3．2模拟结果分析 ．．40 4．4不同剪胀角对分区破裂化模拟的影响 ．42 4．4．1数值模拟计算 ．．42 4．4．2模拟结果分析 ．． 44 4．5本章小结 ．44 第5章结论与展望 ．45 5．1结论 ．．45 5．2展望 ．．45 参考文献 ．．47 致谢 52 万方数据 青岛理工大学工学硕士学位论文摘 青岛理工大学工学硕士学位论文 摘 要 近年来，随着地下工程的持续发展和深部地下岩体力学特性研究的不断深 化，在深部地下工程中岩石特有的破坏现象日益被世界各地的学者和专家重视。 在高地应力、高温度、大扰动的复杂环境下，深部岩体的破坏显现出一系列与浅 部岩体破坏截然不同的形式，如岩石的分区破坏等现象。基于岩石细观构造的复 杂性，这些现象目前难以进行定量描述。本文结合多位学者在深部岩体分区破裂 化现象上的研究成果，在已有的研究基础上，使用FLAC3D数值模拟软件中的FISH 语言结合C++语言开发程序，对岩石的分区破裂化现象进行数值模拟。本文的研 究工作和相关结果如下： (1)基于最大拉应力准则和应变能密度理论，使用C++和FISH语言对岩石 分区破裂化现象的模拟程序进行开发，较好地完成了分区破裂化现象在数值模拟 软件中的实现。 (2)通过计算程序，结合他人的现场模型试验结果，对马蹄形、圆形、城 门洞形巷道围岩的破坏形态进行了模拟计算，得到的破裂区和非破裂区的宽度和 数量与现场模型试验成果有较好的一致性，并验证了分区破坏的范围与洞形及硐 室尺寸之间的相关性。 (3)分析了包含初始加载方式、围岩卸荷速率、岩石剪胀角的因