基于损伤理论的圆形水工压力隧洞围岩应力场分析.pdf

谖害太海硕士学位论文基于损伤理论的圆形水工压力隧洞围岩应力场分析分类号：TU457导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位马青赵均海教授答辩委员会主席学位论文评阅人俞茂宏刘伯权10710．20060523
摘要随着人口的增长和经济的发展，人类社会对水的需求量迅速增长，加之人类活动造成的水污染，使得世界上许多国家和地区出现了水资源危机，因此国内外修建了许多水工隧洞缓解这一情况。隧洞掘进破坏了原岩地应力场，使围岩应力重新分布，应力集中隧洞变形破坏计算及稳定性分析提供理论依据。岩体内部存在微裂纹，其发生、扩展、并合，决定了岩石材料的宏观力学性能，因此隧洞围岩应力场和位移场的计算应该考虑岩石材料的损伤特性。地下水是岩体赋存的重要环境因素之一，岩体地下隧洞周围的应为了探清地下水渗流和岩石材料的损伤特性对圆形水工压力隧洞围岩稳定性的影响，本文针对圆形水工压力隧洞，将隧洞围岩视为多孔介质，采用流一固耦合理论，考虑在施工工况下地下水渗流作用的影响，假设岩石材料为均质的和各向同性的，应用弹塑性损伤力学理论，采用统一强度理论，根据不同的地应力情况，推导了施工工况下隧洞围岩发生全弹性变形或出现损伤区或出现完全损伤区时的隧洞围岩应力场和位移场的统一解。并且通过算例分析了围岩在不同地应力情况下，内摩擦角伊和粘聚力c对围现损伤区时损伤半径范围有着比较显著的影响，随着矽的增大，围岩损伤半径在逐渐减小。对围岩出现完全损伤区时损伤和完全损伤区半径范围也有着显著的影响，随着矽的增大，围岩损伤和完全损伤区半径都在逐渐减小。但是二者相比，对后者影响较大。c对围岩出现损伤区时损伤半径范围的影响不太显著，随着c的增大，围岩损伤半径在逐渐减小。对围岩出现完全损伤区时损伤和完全损伤区半径范围的影响也不太显著，随着c的增大，围岩损伤和完全损伤区半径都在逐渐减小。但是二者相比，对前者影响较大，但总的来看都不明显。本文推得的统一解中，令b=0，若分别不考虑渗透水压力、不同此本文结论具有广泛的适用性。关键词：统一强度理论、水工压力隧洞、地下水渗透作用、岩石材料的损伤特性、区的高应力造成隧洞变形破坏。因此必须合理准确的计算隧洞围岩应力场和位移场，为力场和位移场无时不受渗流场的影响，尤其是深埋高水头富水环境或承受高水头内水压力的隧洞，渗流场对其周围应力场和位移场的影响将达到不可忽视的程度。岩应力场和位移场的影响。驴和c对围岩损伤区和完全损伤区半径、应力、位移的影响规律相同。p对围岩出地应力影响、岩石材料的损伤特性，则分别可退化为考虑损伤或者考虑渗流的结果。因应力场、位移场
displacementdamagesamedestruction．Therefore，thecolumns．Thepermeation．TheundergroundtunnelgroundwatersurroundinggroundAbstractWithquantityandmanyanalysismechanicalimportantdeeplyheadseepagereinforcedfilledmedium，andmechanics，unifiedtheoryangle伊andbasedof伊andradius，thesame．Whenradiussignificant．Withgraduallysignificant．Whenappearednotable．Withdevelopmenteconomy,thedemandsimpactshumanmadeareascolumnsproblem．Becauseareaappearsdeformationmustreasonableaccurate；itformicro—cracklemass；themacroscopicallymaterialemerging，expandingcombiningdetermines．Sofieldaretubetheordercolumns，thiscolumns，astheory,elasto—plasticused，thetodifferentin—situintemalobtainedexample．completemckincreasingof妒thedecreases．Itlawlattermoreeffectshasrapidofpopulationqualitywaterrapidly．Theactivitiespollutionthatcountrieshavearisenresources．Chinaotherbuiltsteelrelievenaturalischangedduetunnelingroadway,aconcentrationinrockroadwaycalculationbe