创建时间:2020-04-14 22:42

大型复杂工程建设还承担着促进岩石力学基础理论和技术手段发展的作用,这一工作在锦屏二级深埋工程实践中表现地尤为充分。参考下图,如右A所示,试验室研究成果揭示大理岩峰值强度后非线性段具有的脆—延—塑转换特性。在锦屏的工程实践应用这一试验成果时,发现连续力学方法虽然可以建立其脆—延—塑本构关系,但仍然无法从根本上反映大理岩所具备的破裂特性。

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锦屏二级工程科研工作在基础性环节的突破之一就是采用细观非连续力学手段同时实现了:

—  从岩石向岩体的转化,在室内试验基础上采用现场测试结果建立了II类和III类大理岩岩体复杂力学特性的描述方法;

—  在反映岩体破裂特性的同时,保证岩体宏观脆—延—塑特性得到可靠描述(B图)。 基于试验和测试基础上的理论成果在应用到现场时,与实际测试成果有着很好的一致性(C图),因此被广泛地应用于未来开挖过程中围岩破裂响应程度和锚杆长度要求,并得到工程的进一步验证;

—  同时具有破裂特性和脆—延—塑转换特性的锦屏大理岩基础理论研究成果很好地解释了隧洞开挖以后变形小、破裂深度浅、微破裂普遍发育的现场特征,但仍不能帮助解决破裂随时间扩展导致的支护类型和时间选择等现实问题,现实要求开展大理岩破裂扩展时间效应基本力学关系的研究;

—  作为服务于工程科研的基础性研究,其目标是针对锦屏II类和III类大理岩分别建立可以快速地投入工程应用的“大理岩岩体破裂扩展本构模型”,该本构建立在FLAC3D基础上,以岩体地质强度指标GSI(等同岩体质量)随时间衰减的方式反映细观裂纹随时间扩展对岩体宏观力学特性的影响;

—  参照国际上最新研究成果,该本构关系中考察了驱动应力比和环境条件两大因素对裂纹扩展(岩体质量弱化)速度的影响。如左图所示,该本构先用于复制现场已有的锚杆应力监测成果,验证理论的可靠性,然后预测工程运行期限内围岩破裂扩展特征及其对支护的要求,帮助支护优化设计。

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