水-力-热环境下千枚岩隧道挤出式大变形耦合机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:41102189
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:D0705.工程地质环境与灾害
- 结题年份:2014
- 批准年份:2011
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2012-01-01 至2014-12-31
- 项目参与者:李天斌; 路军富; 薛小强; 周雄华; 孙伟; 王祥;
- 关键词:
项目摘要
大变形是高地应力状态下隧道开挖过程中岩体变形持续发展的一种重大地质灾害,而在高应力、高渗透水压、高温环境下,温度、渗透水压将对围岩变形产生进一步影响,其大变形机理将比一般高应力大变形更加复杂。本项目以千枚岩为研究对象,开展高温三轴卸荷渗透试验,研究在高应力、高渗透水压、高温、卸荷条件下千枚岩的力学特性,分析卸荷条件下温度、渗透水压对千枚岩变形破坏特征的影响;开展试验前后千枚岩电镜扫描,对比分析高温、高渗透水压、高围压对千枚岩微观变形特征影响,探讨卸荷条件下千枚岩变形破坏的微观机制。在此基础上,揭示千枚岩隧道挤出式大变形的温度效应、渗透水压效应,建立高应力、高渗透水压、高温环境下千枚岩隧道挤出式大变形的水-力-热耦合机理。研究成果对丰富和发展大变形理论有着重要的学术价值,具有较重要的科学意义与实际意义。
结项摘要
大变形是在高地应力状态下软岩隧道施工过程中极易发生的一种地质灾害,深埋长大地下工程常具有“三高”(高地应力、高渗透水压、高地温)的工程地质特征,在高地应力、高渗透水压、高地温作用下,千枚岩等软岩隧道围岩大变形机理将更加复杂。由此本项目以千枚岩为对象,进行了高温三轴卸荷渗透试验、电镜扫描、X衍射测试等分析,研究高应力、高渗透水压、高温、卸荷条件下千枚岩的力学特性,变形破坏的宏观和微观特征,在此基础上,探讨高应力、高渗透水压、高温环境下千枚岩隧道大变形的耦合机理。主要取得以下成果:.(1)温度效应:温度升高,千枚岩峰值强度、弹性模量和初始渗透率减小,泊松比增大。(2)渗透水压效应:渗透水压升高,千枚岩强度和弹性模量减小,泊松比和初始渗透率增大。(3)渗透特征:千枚岩应力应变与渗透率曲线分为4个阶段:弹性压缩变形阶段、弹性扩容变形阶段、扩容破坏阶段、峰后阶段。弹性压缩变形阶段渗透率较小且变化不大,在弹性扩容变形阶段渗透率明显增大。岩石卸荷回弹,体积应变由压缩转变为扩容时,为渗透率转折点。(4)千枚岩宏观破坏机制为剪切破坏,而微观断裂模式为穿晶断裂和沿晶断裂,其破裂机制为张剪性破坏。(5)综合THM(Thermo-Hydraulic-Mechanics)耦合试验及理论分析,探讨千枚岩隧道THM耦合挤出式大变形机制,提出了“H→M、M→H、T→H、H→T、T→M”未完全THM耦合模式。其中,①“H→M”表示:孔隙水压力升高,导致隧道开挖后的围岩应力、位移,塑性应变增大;②“M→H”表示:围岩应力、位移,塑性应变增大,导致岩体渗透率增大;③“H→T”表示:地下水渗流方向热对流控制围岩内部温度分布;④“T→H”表示:温度升高,导致隧道开挖后最大渗流速度增大;⑤“T→M”表示:温度升高,导致隧道开挖后的应力、位移,塑性应变增大。.本项目从试验角度探讨了THM耦合条件下千枚岩力学行为及其隧道大变形耦合机理,基本完成预定研究目标,这些认识对揭示THM耦合大变形机理有着重要意义。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Deformation and Failure Mechanism of Phyllite under the Effects of THM Coupling and Unloading
THM耦合卸载作用下千枚岩的变形破坏机制
- DOI:10.1007/s11629-012-2286-9
- 发表时间:2012-11
- 期刊:Journal of Mountain Science
- 影响因子:2.5
- 作者:MENG Lubo;LI Tianbin;XU Jin;CHEN Guoqing;MA Hongming;YIN Hongyu
- 通讯作者:YIN Hongyu
strongExperimental study on the permeability of phyllite /strongstrongunder unloading confining pressure and high temperature/strong
卸载围压高温下千枚岩渗透率试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:Disaster Advances
- 影响因子:--
- 作者:Lubo Meng;Tianbin Li
- 通讯作者:Tianbin Li
Characteristics and mechanisms of large deformation in the Zhegu mountain tunnel on the Sichuan-Tibet highway
川藏公路遮古山隧道大变形特征及机制
- DOI:10.1016/j.tust.2013.03.009
- 发表时间:2013-08-01
- 期刊:TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE TECHNOLOGY
- 影响因子:6.9
- 作者:Meng, Lubo;Li, Tianbin;Li, Yanrong
- 通讯作者:Li, Yanrong
高温作用下围压对页岩力学特性影响的试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:煤炭学报
- 影响因子:--
- 作者:孟陆波;李天斌;徐进;马宏敏;阴红宇
- 通讯作者:阴红宇
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其他文献
川藏铁路二郎山深埋隧道的地应力场反演分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:铁道建筑
- 影响因子:--
- 作者:唐浩;李天斌;孟陆波;王栋;王敏杰
- 通讯作者:王敏杰
岩石变形破坏各阶段强度特征值确定方法
- DOI:10.13722/j.cnki.jrme.2015.1645
- 发表时间:2016
- 期刊:岩石力学与工程学报
- 影响因子:--
- 作者:高美奔;李天斌;孟陆波;陈国庆;陈超;廖安杰;罗凯
- 通讯作者:罗凯
鹧鸪山隧道地应力反演模型与三维地应力
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:成都理工大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:徐正;李天斌;孟陆波;许钟元;陈国庆
- 通讯作者:陈国庆
绢云母片岩波速影响因素研究
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:铁道建筑
- 影响因子:--
- 作者:何勇;李天斌;孟陆波;唐林
- 通讯作者:唐林
池家河隧道岩体浅表生改造及其与围岩级别的关系
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:现代隧道技术
- 影响因子:--
- 作者:孟陆波;李天斌;方兴
- 通讯作者:方兴
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