水电站工程隧道高温条件下岩石流变特性及围岩变形研究

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在一些岩土工程中,出现了高温高压的情况。在高温高压条件下,甚至一些硬岩也表现出显著的流变特性。所以,比较合理的阐述和揭示岩石与时间相关的力学特性和行为,并且深刻的领会其明显的流变时效特征与破坏特点就具有极为深刻的理论意义和重要的工程价值。本论文以齐热哈塔尔水电站工程为背景,针对岩体工程的时效变形行为以及长期强度等一系列问题,开展了对不同温度条件下分别在相同围压和不同围压下的流变特性进行了室内三轴压缩流变试验研究,基于流变试验结果对岩体流变本构模型与参数反演进行探讨,并对工程岩体进行了流变分析。本文研究工作及主要成果如下:(1)取齐热哈塔尔水电站引水隧道片麻状花岗岩为研究对象,根据室内岩块三轴压缩流变试验,对不同温度条件下分别在相同围压和不同围压下的岩样利用RLW-1000G岩石全自动三轴伺服流变仪进行岩样流变试验,从而对岩样的流变特性及其规律进行研究;基于室内试验中片麻状花岗岩岩样的流变特性及其规律的特征,选取了简单、直观的描述该岩石主要蠕变特性的元件组合模型(西原模型)作为岩石的流变模型。并根据岩样的流变试验数据拟合出该岩石流变模型(西原模型)的参数,拟合结果与试验数据比较吻合。(2)基于室内片麻状花岗岩流变试验的结果,对不同温度条件下分别在相同围压和不同围压下的流变长期强度进行研究,本文选用目前应用最广泛的等时应力—应变曲线簇法计算该岩石的流变长期强度:同时,利用1stOpt软件和Origin软件对本试验的流变模型进行辨识,以便对本试验所选用的西原模型进行验证;最后对室内片麻状花岗岩流变试验模型中的参数与温度的关系进行探讨。(3)利用大型通用有限元分析软件ABAQUS对齐热哈塔尔水电站引水隧洞的片麻状花岗岩进行数值模拟,该项工作使研究者对片麻状花岗岩的围压蠕变变形有较为直观的认识,同时为工程实践提供一定的理论依据。
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