深埋地下洞室群圍岩的變形機理與穩定性評判準則研究

《深埋地下洞室群圍岩的變形機理與穩定性評判準則研究》是依託河海大學，由邵國建擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：深埋地下洞室群圍岩的變形機理與穩定性評判準則研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：邵國建
• 依託單位：河海大學

項目摘要

從多層次綜合仿真和廣角度分析觀點，以確定性和不確定性兩類分析模型對深埋洞室群圍岩的變形機理與穩定性評判準則進行研究。依據不同圍壓下的試驗研究深部岩體的峰值後變形特性和流變特性，結合細觀層次的數值試驗，建立反映深部岩體巨觀力學特徵的細觀力學模型，揭示深部岩體的長期變形機理和數學描述方法；提出深部岩體破壞過程的跨尺度模擬技術，根據生成的數值試件進行實際受力的仿真模擬，研究其變形、破壞的全過程，從強度理論和能量理論探討岩體的破壞機理；將細觀損傷理論和統計強度理論有機地結合預測岩體的巨觀性質，建立岩體巨觀本構模型和強度破壞準則，依據岩體破壞過程數值模擬的正反分析闡明岩體強度特性和破壞的內在聯繫；建立廣角度的岩體穩定性評判體系，給出圍岩穩定性的綜合評判以及相應的臨界警戒指標，探討傳統靜力準則與能量準則的內在聯繫與聯合套用機理，使其實用化並為制定相應規範創造條件。

結題摘要

本項目從多層次綜合仿真和廣角度分析觀點，以確定性和不確定性兩類分析模型對深埋洞室群圍岩的變形機理與穩定性評判準則進行研究。主要研究內容包括：大理岩的試驗研究、岩體地應力的確定、岩石破壞機理的細觀模型、深埋隧洞滲流和應力耦合分析方法、基於區間的反演模型和求解方法、地下洞室圍岩的長期穩定性、具體工程的套用等問題。研究取得了25項成果，其中6項代表性成果為：（1）建立了基於區間分析思想的反演模型和求解方法，考慮量測信息的不確定性，針對複雜的非線性問題，提出了區間有限元的疊代最佳化反分析模型；（2）從岩體內部細觀組成出發，以結構控制論為指導，研究其受壓的破壞機理，建立了基於大理岩受壓破壞的數字圖像界面元法模擬；（3）基於某工程現場天然花崗岩材料進行軸向壓縮試驗，結合高速圖像採集系統，採用數字圖像相關技術研究了花崗岩材料在動力作用下的拉應變場與破壞形態的關係，進行岩石動力破壞的高速數字圖像相關研究；（4）引入等效入滲強度來模擬降雨入滲過程，採用等效連續各向同性介質模型，運用三維有限元的基本方法和地下水動力學的基本理論對引水隧洞施工全過程工程區湧水量和降落漏斗的影響範圍開展了分析研究；（5）針對富水區深埋地下水利工程中的主要水問題及對策進行研究，提出了“以堵為主、堵排結合、因地制宜、綜合治理”的治水原則；（6）基於接觸粘結模型的二維顆粒流程式（PFC2D），對砂岩及花崗岩雙向載入下砂岩及花崗岩聲發射及變形率變化法進行了數值研究。本項目研究不僅解決了地下洞室群圍岩穩定性的一些基本科學問題，還直接為我國地下工程的建設提供了一些科學依據。