【摘 要】
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以某核废料地下处置候选场址现场测量的数据为基础,在块体识别的基础上,开展了以下三个方面的研究工作:(1)探讨了巷道开挖对不同角度的胶结结构面的损伤影响;(2)巷道开挖面与岩体结构面交切形成的临空块体的稳定性分析;(3)岩桥损伤的时效性分析。具体研究及结论如下:(1)胶结结构面黏聚力损伤的变化研究。以内聚力单元及Quads Damage准则为基础,运用有限元软件程序计算模拟了与巷道开挖面不同夹角的结
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以某核废料地下处置候选场址现场测量的数据为基础,在块体识别的基础上,开展了以下三个方面的研究工作:(1)探讨了巷道开挖对不同角度的胶结结构面的损伤影响;(2)巷道开挖面与岩体结构面交切形成的临空块体的稳定性分析;(3)岩桥损伤的时效性分析。具体研究及结论如下:(1)胶结结构面黏聚力损伤的变化研究。以内聚力单元及Quads Damage准则为基础,运用有限元软件程序计算模拟了与巷道开挖面不同夹角的结构面的损伤情况。计算结果表明,对于巷道壁处,损伤程度最大的结构面与巷壁的夹角在40~0—50~0之间,而对于位移来说,位移极值出现在与巷壁夹角的两个范围区间内:45~0—55~0和75~0—85~0,其中最大位移出现在75~0—85~0之间。对于拱顶处,位移随着结构面与巷道底面夹角的增大而有逐渐增大的趋势,结构面与底面夹角为0~0时,位移最大,90~0时位移最小。对于多个结构面,交叉结构面相比平行结构面更为不利。(2)块体的稳定性分析。运用显式动力有限元模拟裂隙岩体的连续—非连续变形及含胶结结构面组成的块体局部失稳过程。综合考虑了初始地应力、开挖诱导的二次应力、结构面的黏聚和抗拉强度,以及它们之间的摩擦力等因素来研究块体的稳定性。计算结果表明,内聚力单元能够很好地模拟胶结结构面的损伤特征,并且能够模拟块体的失稳滑落行为,其渐进性损伤过程为模拟含胶结结构面的块体失稳提供了一个新思路。(3)岩桥损伤的时效性分析。通过程序的显式动力有限元模块的子程序Vusdfld接口,运用Fortran语言自编子程序,结合其内部提供的Vgetvrm函数获取材料积分点的应力,综合考虑裂纹扩展的三种模式(I—张开型,II—滑开型和III—撕开型)来研究三维岩桥的亚临界裂纹扩展。在子程序中,通过自设的状态变量State New(k,1)来表示岩桥长度,Chge表示岩桥随时间增量步减小的速率,于是可以得出随时间dt变化的岩桥长度,这样就把岩桥的破坏和时间结合起来,从而可以对岩体破坏进行时效性分析。
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