峰后碎裂巖體破壞能量轉(zhuǎn)化與纖維噴射混凝土支護特性研究.pdf

1、隧道施工建設(shè)前期的初期支護，作為整個施工工序極為重要的一環(huán)，國內(nèi)的研究尚處于經(jīng)驗指導施工階段，缺乏相關(guān)的工程問題研究，尤其是峰后碎裂圍巖條件下配套的隧道建設(shè)初期支護研究。對于峰后碎裂圍巖破壞機理的認識問題，已引起巖土工程領(lǐng)域?qū)W者們的濃厚興趣。同時，相應(yīng)的隧道初期支護對策以及最優(yōu)化，也成為工程技術(shù)領(lǐng)域急需解決的一個工程難題。
　　本文從峰后碎裂圍巖體大變形導致初期支護噴射混凝土破裂這一工程現(xiàn)場問題需求出發(fā)，從能量平衡的角度，對峰后碎

2、裂巖體的破壞變形特性進行研究。根據(jù)巖體裂隙發(fā)生及破壞過程中，整個圍巖系統(tǒng)能量的變化來判斷研究對象圍巖體的穩(wěn)定性，更好的解釋峰后碎裂圍巖變形破壞的內(nèi)在機制。本文從峰后裂隙圍巖局部大變形導致初期支護噴射混凝土破壞這一工程現(xiàn)場問題需求出發(fā)，基于應(yīng)變能密度理論研究，借助于UDEC數(shù)值模擬工具，以塑鋼纖維噴射混凝土中心，結(jié)合室內(nèi)試驗和工程現(xiàn)場試驗，試探性研究峰后碎裂巖體的變形破壞特性及塑鋼纖維噴射混凝土在初期支護中支護作用。本文的主要研究內(nèi)容可分

3、為以下四點:
　　1、以受工程開挖影響圍巖松動圈中的峰后碎裂巖體為研究對象，從能量轉(zhuǎn)換的角度出發(fā)，基于應(yīng)變能密度理論，把巖石的全應(yīng)力應(yīng)變曲線分為兩種類型，統(tǒng)一地用數(shù)學公式解釋其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，并進一步提出適用于峰后碎裂圍巖變形破壞的能量判別準則。
　　2、通過Fish語言編程，把應(yīng)變能密度理論以破壞準則的形式引入UDEC數(shù)值模擬軟件，實現(xiàn)了峰后碎裂巖體從局部破壞到完全破壞的整個損傷演化過程的數(shù)值模擬分析。通過巖體試件的室內(nèi)試驗

4、與改進后的數(shù)值模擬結(jié)果對比，驗證改進后UDEC程序的科學有效性，為下一步的研究塑鋼纖維噴射混凝土的支護作用優(yōu)必選提供支持。
　　3、在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，提出一種新型吸能型塑鋼纖維噴射混凝土材料，對塑鋼纖維噴射混凝土進行優(yōu)化配比，選定最優(yōu)塑鋼纖維摻量和纖維長度，并給出其必要的力學性能參數(shù)。利用改進的UDEC數(shù)值模擬軟件研究新型塑鋼纖維噴射混凝土在碎裂峰后圍巖體條件下的支護特性。
　　4、結(jié)合工程現(xiàn)場原位試驗，改進噴射混凝土施工