硬脆性玄武岩力学特征及力学参数演化规律研究

论文摘要

随着金沙江白鹤滩水电站工程建设和研究工作的深入,前期工程和学术界对硬脆性岩石的普遍认知,已不足以合理解释白鹤滩硬脆性玄武岩的复杂破坏模式,甚至可能影响到白鹤滩水电站巨型地下洞室群的施工及运行安全,因此,充分认识玄武岩在不同条件下的力学特性、变形规律和破坏特征,揭示其内在破坏机制已变得十分迫切。本文主要的研究工作和成果如下:（1）选取白鹤滩隐晶质玄武岩与杏仁状玄武岩作为研究对象,开展了标准试样的单轴压缩和常规三轴压缩试验,并同步进行了声发射监测,结合破坏试样断面的电镜扫描试验,分析了不同围压下硬脆性玄武岩的破裂发展过程和破坏模式,揭示了硬脆性玄武岩不同围压下的张拉→张拉剪切复合的破坏机制。（2）采用硬脆性岩石的裂纹体积应变模型,计算了玄武岩的各特征应力,系统讨论了隐晶质与杏仁状玄武岩加载条件下的强度演化规律,并分别采用线性Mohr-Coulomb准则和非线性Hoek-Brown准则对试验结果进行拟合,得到玄武岩的力学参数,通过对力学参数进行讨论,揭示了加载过程中硬脆性玄武岩的内在破坏机制。隐晶质与杏仁状玄武岩的脆性程度进行定量分析评价,从脆性角度解释了隐晶质与杏仁状玄武岩的不同破坏模式。（3）对隐晶质玄武岩与杏仁状玄武岩开展三轴循环加卸载试验,通过定义塑性内变量,建立了玄武岩弹性参数与强度参数随试样塑性的演化规律,并建立了各参数的演化表达式,通过FLAC3D数值实现,分析了白鹤滩地下厂房开挖过程中的围岩塑性区特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 白鹤滩地下洞室群赋存条件
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 脆性岩石力学特性
•     1.3.2 脆性岩石破坏机制
•     1.3.3 脆性岩石脆性评价
•   1.4 本文研究内容与研究思路
• 第2章 隐晶质玄武岩力学响应规律
•   2.1 引言
•   2.2 隐晶质玄武岩加载条件下力学响应
•     2.2.1 试样的制备与选取
•     2.2.2 试验设备及方法
•     2.2.3 单轴压缩试验
•     2.2.4 常规三轴压缩试验
•     2.2.5 循环加卸载试验
•   2.3 加载条件下强度特征
•     2.3.1 特征应力的确定
•     2.3.2 强度特征
•     2.3.3 强度理论拟合
•     2.3.4 脆性程度评价
•   2.4 本章小结
• 第3章 杏仁状玄武岩力学响应规律
•   3.1 引言
•   3.2 杏仁状玄武岩加载条件下力学响应
•     3.2.1 玄武岩的物理性质
•     3.2.2 单轴压缩试验
•     3.2.3 常规三轴压缩试验
•     3.2.4 循环加卸载试验
•   3.3 杏仁状玄武岩加载条件下强度特征
•     3.3.1 强度特征
•     3.3.2 强度理论拟合
•     3.3.3 脆性程度评价
•   3.4 本章小节
• 第4章 玄武岩力学参数随塑性内变量演化规律
•   4.1 隐晶质玄武岩力学参数随塑性内变量演化规律
•     4.1.1 初始屈服位置的选取
•     4.1.2 塑性内变量的定义
•     4.1.3 弹性参数随塑性内变量的演化规律
•     4.1.4 强度参数随塑性内变量的演化规律
•   4.2 杏仁状玄武岩力学参数随塑性内变量演化规律
•     4.2.1 初始屈服位置的选取
•     4.2.2 塑性内变量的定义
•     4.2.3 弹性参数随塑性内变量的演化规律
•     4.2.4 强度参数随塑性内变量的演化规律
•   4.3 数值模拟分析
•   4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 常兆荣

导师: 栗青,周辉

关键词: 玄武岩,破坏机制,强度准则,塑性内变量

来源: 沈阳工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 沈阳工业大学

分类号: TU45

总页数: 64

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