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深埋硬岩隧道卸荷热–力效应及岩爆趋势分析
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2013.8.8
  • 页码:1554-1563
  • 分类:U45[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059, [2]中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都610031
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(41230635,41002110); 交通运输部西部交通建设科技项目(20113188051090)
  • 相关项目:高应力高地温下花岗岩隧道岩爆灾害的温度效应研究
中文摘要:

在高地应力和高地温的联合作用下,深埋高地温隧道围岩的变形破坏机制将更加复杂。开展不同温度环境下花岗岩加卸载三轴试验,详细分析试样的应力–应变全过程曲线、力学参数变化特征和宏观破坏类型等随温度的变化规律。试验表明:存在60℃~100℃的温度门槛值,当温度未超过此范围门槛值时,随着温度的增加,岩石峰后变形由延性向脆性转换,温度增强了硬岩的脆性破坏;当温度升高时,主要表现为剪切破坏,出现贯穿试件的剪切破坏。在试验基础之上,开展基于有限差分的热–力耦合分析,利用脆性力学模型和能量指标分析隧道的温度作用效应,进行不同地温下隧道开挖后的力学响应,定量对比不同地温条件下隧道塑性区、应力和能量指标,计算结果表明,隧道地温增加将使岩体岩爆烈度增加。计算结果与试验数据相一致,深埋硬岩隧道卸荷的热–力耦合研究对于深埋高地温隧道的设计和施工具有指导意义。

英文摘要:

The failure mechanism of tunnel is more complex under the high geostress and high ground temperature action for deep hard rock tunnel. Loading-unloading triaxial tests on granite under different temperatures were carried out. The complete stress-strain curves of rock, mechanical parameters of rock, and macro failure types under different temperature conditions were analyzed in detail. The results show that there is a temperature threshold value of 60 ℃ - 100 ℃. The failure is from ductile to brittle with the temperature increase if the temperature does not exceed the threshold value. Temperature enhanced the brittle damage of hard rock. Shear is the dominant failure mode with the temperature increase. Then based on the test, therrno-mechanical coupling calculation was carried out. The thermal effect of excavation unloading for hard rock tunnel was calculated by using a brittle constitutive model and energy release rate index. The mechanical response to tunnel excavation was analyzed under different ground temperatures. The plastic zone, stress index and energy release value were compared quantitatively under different ground temperatures. The calculation showed that temperature increase would make rockburst intensity increase, and shear zone increase. The result of calculation and test data is consistent, and the analysis could benefit the understanding 0fbrittle failure under high ground temperature.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 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,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823