【摘 要】
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结构面广泛分布在岩体当中,使完整岩块分割成大小不等,形状各异的块体,大大减弱了岩体的强度,使地下石油洞库和输水隧道等地下工程在开挖和运营过程中面临更加复杂多样的力学问题,结构面力学性质研究对地下工程有重要意义。在自然应力场中岩体结构面受到三向应力的作用,分别是法向应力、剪切应力和侧向应力,而目前对结构面力学性质的研究都只考虑了法向应力和剪切应力的作用,并没有考虑侧向应力对结构面力学特性的影响。本文
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结构面广泛分布在岩体当中,使完整岩块分割成大小不等,形状各异的块体,大大减弱了岩体的强度,使地下石油洞库和输水隧道等地下工程在开挖和运营过程中面临更加复杂多样的力学问题,结构面力学性质研究对地下工程有重要意义。在自然应力场中岩体结构面受到三向应力的作用,分别是法向应力、剪切应力和侧向应力,而目前对结构面力学性质的研究都只考虑了法向应力和剪切应力的作用,并没有考虑侧向应力对结构面力学特性的影响。本文以广东湛江地下石油水封洞库为研究背景,采用自主研发的真三轴试验仪器进行不同侧向应力作用下的结构面压缩试验和剪切试验,获得了侧向应力作用下的结构面法向加载曲线,剪切曲线和剪胀曲线,得到相关结论如下:（1）随着侧向应力增大,结构面初始法向加载刚度增大,法向最大闭合量增大;结构面峰值剪切强度增大、峰值剪胀角增大;结构面峰值剪切位移减小。（2）采用已有结构面力学参数模型对试验结果进行拟合,选取能较好地拟合试验结果的模型,通过参数修正法得到了考虑侧向应力作用的结构面力学参数修正模型。（3）通过获得的修正模型计算不同于本文侧向应力水平下的结构面力学参数,采用等效参数法在数值模拟软件UDEC中模拟不同侧向应力作用下地下洞室开挖过程,模拟结果表明:随着侧向应力增大,洞室围岩位移减小,围岩结构面张开量和滑移量减小,围岩更加稳定,洞室内渗水量减小;当洞室开挖后与洞室内充满原油,原油的存在限制了围岩的位移,使围岩位移减小;在洞室开挖过程中考虑流固耦合作用时围岩位移增大,使围岩在应力集中的基础上位移进一步增大,围岩结构面张开位移和滑移位移增大。本文的研究成果和方法可为不同地应力水平下洞室的开挖过程提供一定的指导和参考意义。
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