基于Lade-Duncan强度准则的软岩损伤本构模型研究

为研究损伤阈值对存在天然缺陷软岩损伤力学特性的影响,基于损伤阈值理论,结合修正的Lade-Duncan强度准则与弹性胡克定律,推导出软岩损伤阈值表达式,利用Weibull分布理论及Lemaitre应变等价理论构建软岩统计损伤本构模型,同时结合三轴压缩试验对其开展验证。研究结果表明:基于修正的Lade-Duncan强度准则与弹性胡克定律求解出的软岩损伤阈值过于保守,同时天然缺陷对岩石的轴向应变影响较大;以岩石中天然缺陷为修正变量,对损伤阈值进行修正后,软岩的损伤变化规律、破坏过程描述及应力-应变演化更贴合实际,验证了本研究软岩损伤本构模型的科学性、合理性。

地应力作用下节理岩体隧道爆破孔网布设方法研究

在隧道爆破开挖的过程中,地应力和节理对岩体爆破效果的影响显著,是隧道爆破孔网布设必须考虑的两个重要因素。为了确定地应力和节理共同作用时隧道周边孔孔网布设参数,以铜安高速巴岳山隧道为工程背景,通过现场钻芯取样,开展室内试验,获取了节理板岩的静动力学参数。基于LS-PREPOST软件,建立了不同地应力作用下节理岩体隧道爆破的三维数值分析模型,分析了地应力为3 MPa、6 MPa和9 MPa时节理岩体隧道爆破后不同位置的有效应力分布规律。提出了不同地应力作用下含节理岩体隧道爆破的孔网布设方法,并基于现场爆破试验进行了方法验证。结果表明:地应力对节理岩体隧道爆破时的裂纹扩展具有抑制作用,地应力越大,抑制效果越明显。爆炸应力波会在节理位置发生多次折、反射,导致超挖现象严重。Ⅳ级围岩研究段的周边孔孔距设置为45 cm、线装药密度设置为0.375 kg/m时,平均超挖值控制在20 cm内。研究段混凝土设计值为15.1 m^(3),3次现场试验的实际混凝土用量为26.4 m^(3)、23.7 m^(3)、25.8 m^(3),平均混凝土超耗量为10.2 m^(3),平均超耗率为67.5%,超耗率均控制在100%以内,爆破效果较优。