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掌子面推进过程围岩应力及裂隙发育规律
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:中南大学学报(自然科学版)
  • 时间:2013.2.26
  • 页码:764-771
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国水利水电科学研究院岩土工程研究所,北京100048, [2]中国地质科学研究院岩溶地质研究所,广西桂林541004
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2011CBO13502);国家自然科学基金资助项目(51179210,40902086)
  • 相关项目:节理岩体工程力学特性的数值仿真试验方法研究
中文摘要:

利用数值分析软件,借鉴Griffith裂隙优势发育角度理论,对锦屏二级水电站施工排水洞SK11+000桩号段掌子面推进围岩应力量值、方向及裂隙优势发育规律动态变化过程进行研究。研究结果表明:开挖至监测面一倍洞径(D)距离时,最大主应力及主应力差值开始增加;穿过监测面时,中主应力及最小主应力突然降低,表现明显卸荷特征;穿过监测面后,洞壁不同部位围岩最大主应力分别表现增加与减小不同变化,2倍洞径距离(2D)后主应力量值基本趋于弹性力学解析解。掌子面推进过程中侧壁最大主应力倾角变化不大,一般保持90°左右,仅在0.25D范围内发生较小变化,到达监测面附近时倾向发生较大变化,穿过监测面后则逐渐发展至水平垂直洞轴方向;洞顶最大主应力倾向与倾角主要在掌子面接近监测面0.25D距离时开始变化,穿过监测面0.25D距离后,则基本保持竖直垂直洞轴方向。微裂隙优势发育角β随主应力大小变化而变化,侧壁围岩β一般减小,洞顶不同部位岩体β存在减小及增大不同变化;研究结果可为工程区围岩裂隙化问题的研究及支护工程设计提供参考。

英文摘要:

Based on the theory of the angle(β) more favorable to break in the Griffith fracture theory and elastic geology material hypothesis, using numerical simulation technology, the variation of the magnitude and orientation of surrounding rock stress, the change of the angle β were researched of drainage tunnel in Jinping Ⅱ hydropower station SK11+000 segment. The results show that during the progressive advancement of the tunnel faee(TF), with the distance of the TF to the monitoring face(MF) less than one tunnel diameter D, the maximum principal stress σ1 and differential stresses increase simultaneously; the magnitude of the medium and minimum principal stress is reduced suddenly and immediately while TF passes through MF; after passing through, the σ1 of different position displays different change. The magnitude of principal stress tends to the analytical solution of the elastic mechanic with distance of TF to MF greater than 2D. The dip of the σ1 in the tunnel sidewall rockmass is always 90° in TF advancing progress, with only minor changes within 0.25D distance range. The trend of the σ1 change obviously when the TF is near the MF, and horizontally perpendicular to the hole-axis gradually. The dip and trend of the σ1 in the tunnel roof rock mass often changes within 0.25D distance range by TF to MF, and σ1 perpendicular to the hole-axis basically with the distance of theTF and MF greater than 0.25D after TF passes through the MF. The fl changes with principal stress variety, which decreases generally in the sidewall and decrease/increase of different position in the tunnel roof. The investigation can provide an effective way for the study of the fracture of the tunnel wall and support design optimization.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874