基于等效连续介质颗粒体模型巷道围岩力学行为数值模拟

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1、硕士学位论文基于等效连续介质颗粒体模型巷道围岩力学行为数值模拟Numericalsimulationofmechanicalbehaviorinthesurroundingrockofatunnelbasedontheequivalentcontinuummodelofgranularmaterial作者姓名伍小林指导教师王学滨教授学科专业固体力学二00一三年一月关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宁工程技术大学有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宁工程技术大学保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅

2、，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：____________导师签名：_____________2013年01月10日2013年01月10日分类号学校代码10147密级UDC硕士学位论文基于等效连续介质颗粒体模型巷道围岩力学行为数值模拟Numericalsimulationofmechanicalbehaviorinthesurroundingrockofatunnelbasedontheequivalentcontin

3、uummodelofgranularmaterial作者姓名伍小林指导教师王学滨教授申请学位硕士学科专业固体力学研究方向计算固体力学辽宁工程技术大学致谢本硕士论文是在导师王学滨教授的悉心指导下完成的，从论文的选题、研究方案的制定、直至论文的撰写，无不凝聚着导师的心血。王老师严谨的治学态度、开拓创新的研究精神、高屋建瓴把握全局的能力、诲人不倦的授业之道和优秀的做人品质，给学生们树立起潜移默化的典范作用。此外，王老师在生活上也给予我极大的关心和帮助。在此，我谨向王老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！感谢两年多来在学习和研究中，力学与工程学院及研究生学院各位老

4、师给予我的指导和帮助，感谢各位同学、朋友的支持与鼓励！感谢远在四川老家的父母及其他亲人一直以来对我学业的鼓励和支持！感谢所有关心和帮助过我的老师、同学和朋友！本论文获得国家自然科学基金项目(50974069)及地震动力学国家实验室开放基金课题（LED2010B04）的资助。衷心感谢在百忙之中评阅本论文及参加答辩的各位专家、教授！摘要本文将岩石视为等效连续介质，即由颗粒、界面及基体或孔隙构成的颗粒体材料。采用了两种颗粒体模型：一种是含孔隙的颗粒体模型，另一种是含基体的颗粒体模型。利用FLAC研究了不同参数对巷道开挖之后围岩中的应力、应变及破坏区的分布及

5、演变规律的影响。研究表明：随着巷道半径的增大，呈圆环形的剪切应变增量与最小主应力的高值区的圈数、呈辐射状的最大主应力的高值区的延伸范围及剪切应变增量的最大值都呈先慢后快的增长趋势。颗粒体材料模型在压应力作用下诱发出的拉应力的值接近于在模型边界上所施加的最大压应力，而最大压应力竟然是所施加的最大压应力的若干倍。围岩层裂现象的原因被认为是环向的高压应力和径向的高拉应力的共同作用。随着粒径尺寸的降低，呈圆环形的剪切应变增量的高值区的圈数有所增加，其间距（与颗粒平均直径大致相同）有所降低；呈辐射状的最大主应力的正高值区（受拉区）的范围有所减小。最小主应力的负

6、高值区（受压区）与剪切应变增量的高值区呈现类似的规律，这两种高值区与压力拱的形态基本一致。随着基体强度参数的降低，巷道围岩中的应变集中区向深部转移，形成相互交织的滑移线网，滑移线网的位置主要位于基体和界面中。颗粒尺寸大时的结果与分区破裂化现象相近。由此提出了它的一种可能机制：节理岩体中的若干岩块由于自组织作用而被挤成1圈。如果应力水平足够高，就可以形成多条环向的被未破坏区隔开的破坏区。关键词：巷道；颗粒体；应力；应变；围岩-I-AbstractInthepaper,therockistreatedasanequivalentcontinuum,i.e

7、.,thegranularassemblyincludinggranular,interfaceandmatrixorpore.Twokindsofmodelsareused,oneisthegranularmodelconsideringporeanotheristhatofconsideringmatrix.Thefailurezone,stressandstraininsurroundingrockofthetunnelarestudiedbyusingFLACwhentheparametersaredifferent.Itisfoundtha

8、twithanincreaseofthetunnelradius,thenumberofannularreg