【正文】 地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)面特征結(jié)構(gòu)體特征整體塊狀結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)巖性單一、構(gòu)造變形輕微的巨厚層沉積巖、變質(zhì)巖和火山溶巖、火成侵入巖結(jié)構(gòu)面少，一般不超過三組，延續(xù)性極差，多呈閉合狀態(tài)，無填充或含少量碎屑巨型塊狀塊狀結(jié)構(gòu)巖性較單一，受輕微構(gòu)造作用的厚層沉積巖和變質(zhì)巖、火成巖侵入體結(jié)構(gòu)面一般23組，裂隙延續(xù)性極差，多呈閉合狀態(tài)。（2）針對裂隙對圍巖穩(wěn)定性的影響程度問題，建立在直墻拱形巷道周邊有單一裂隙圍巖的平面應(yīng)變數(shù)值模型，分析不同位置、不同方位的裂隙對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律，對裂隙的危害程度作出評價。為工程設(shè)計(jì)和制定相應(yīng)工程措施提供重要依據(jù)Error! Reference source not found.。其缺點(diǎn)是計(jì)算邊界、單元網(wǎng)格的劃分帶有很大的隨意性。DDA方法是基于巖體介質(zhì)非連續(xù)性發(fā)展起來的一種新的數(shù)值分析方法。(1)解析法在進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析時,解析法是采用復(fù)變函數(shù)法進(jìn)行圍巖應(yīng)力場與變形場計(jì)算,并能得出彈性解析解。圍巖穩(wěn)定性分析中存在基礎(chǔ)理論不成熟、失穩(wěn)判據(jù)難以確定、思維方式禁錮等問題。更重要的是，裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)的發(fā)展給人們開拓了新的研究思路，近年來,Kulatilake和潘別桐等在巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)生成方面做了許多研究；陳劍平、周維恒等(1995)發(fā)展了結(jié)構(gòu)面三位網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，并將模擬技術(shù)與節(jié)理巖體力學(xué)參數(shù)取值研究相結(jié)合[3]；陳征宇等(1998)應(yīng)用非平穩(wěn)態(tài)隨機(jī)過程模擬裂隙間距,并通過MonteCarlo方法生成方針裂隙網(wǎng)絡(luò)[3]；SenZ,進(jìn)而進(jìn)行巖體質(zhì)量評價[3]；陳乃明等通過接力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)模擬研究探討了節(jié)理網(wǎng)絡(luò)的分形維數(shù)與結(jié)理參數(shù)的關(guān)系，實(shí)踐中，裂隙網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工程應(yīng)用尚需發(fā)展，尤其是在根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模擬結(jié)果評價巖體力學(xué)特性，計(jì)算巖體損傷張量、滲透張量及巖體質(zhì)量評價等方面[3]。智能分類階段：隨著對巖體不確定性加深了認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)認(rèn)識巖體性質(zhì)的基礎(chǔ)上，對巖體的認(rèn)識難以加深，而在20世紀(jì)的80年代末，人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，同時現(xiàn)代的控制理論、信息學(xué)、系統(tǒng)工程等學(xué)科的發(fā)展對巖體力學(xué)的發(fā)展帶來了新的認(rèn)知方法，運(yùn)用專輯系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代智能技術(shù)手段在圍巖穩(wěn)定性分類上，對巖體的不確定性進(jìn)行運(yùn)算分析[3]。為了開采煤炭，挖掘巷道是所有采礦工程的第一步。目 錄1 緒論 1 1 1 3 42 巷道圍巖穩(wěn)定性分析的理論基礎(chǔ) 6 6 9 12 16 16 16 18 18 21 24 24 26 28 28 30 32 32 34 36 36 38 41 41 41 44 44176。從地表向地下開掘的各類通道和硐室都稱為巷道。(2)地下工程圍巖穩(wěn)定性研究的現(xiàn)狀巖體結(jié)構(gòu)面被定義為不連續(xù)面，主要分為以下幾種情況：非連續(xù)結(jié)構(gòu)面、軟弱層面、節(jié)理、軟弱片理和軟弱帶等各種力學(xué)成因的破裂面和破裂帶等[3]。(3)圍巖穩(wěn)定性分析存在問題隨著計(jì)算機(jī)與巖土研究中的緊密結(jié)合，圍巖穩(wěn)定性數(shù)值計(jì)算法有了新的發(fā)展?，F(xiàn)分析如下：（1）數(shù)值分析模型缺少理論基礎(chǔ)；（2）位移反分析力學(xué)模型的假設(shè)缺少理論支持；（3）模型試驗(yàn)尚難以實(shí)現(xiàn)時空模擬；（4）圍巖失穩(wěn)的判斷難以確定；（5）圍巖承載特征曲線的測量難以實(shí)現(xiàn)。但是此方法有局限性，只多用于圓形隧道的求解。DDA模型建立了一套完整的塊體系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)理論，較好地模擬具有非連續(xù)面的巖體的運(yùn)動與變形特性。邊界元法。(4)其它方法除了上述常用的方法外,其它一些理論與方法也在圍巖穩(wěn)定分析中得到應(yīng)用。2 巷道圍巖穩(wěn)定性分析的理論基礎(chǔ)巖石是自然歷史的產(chǎn)物，由于它們的生成條件及在生成以后的漫長地質(zhì)歷史時期中，形成了許多各式各樣的結(jié)構(gòu)面，例如巖漿侵入巖與圍巖接觸面，不同侵入巖體彼此的接觸面、冷凝裂隙，噴出巖和沉積巖的層理、不整合面，變質(zhì)巖的片理、片麻理，組成各種巖石的礦物晶體的各種優(yōu)勢定向排列面以及由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動、風(fēng)化、重力和卸荷等各種不同動力的作用而產(chǎn)生的斷層、節(jié)理、裂隙等。層面有一定的結(jié)合力塊狀、菱形塊狀層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)受構(gòu)造破壞或較輕的中厚層(大于30cm)巖體結(jié)構(gòu)面23組，以層面為主，有時也有軟弱夾層或?qū)娱g錯動面，其延續(xù)性較好，層間結(jié)合力較差塊狀、柱狀、厚板狀薄層狀結(jié)構(gòu)厚度小于30cm，在構(gòu)造作用下發(fā)生強(qiáng)烈褶曲和層間錯動層理、片理發(fā)達(dá)，原生軟弱夾層、層間錯動和小斷層不時出現(xiàn)。在巖石力學(xué)的一般概念中，巖石的成分是巖塊和巖體。其中斷裂破壞發(fā)生于應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限，流動破壞發(fā)生于應(yīng)力達(dá)到屈服極限。計(jì)算模型如圖23所示： m 圖 23含圓孔薄板雙側(cè)受壓的力學(xué)模型 ()可以將模型分解為兩種模型的疊加，如圖24所示： MMM (a) (b) (c) 圖24含圓孔薄板雙側(cè)受壓的疊加計(jì)算模型圖24中（b）圖中M點(diǎn)的各應(yīng)力分量,根據(jù)彈性理論為： () 邊界條件： () 設(shè)應(yīng)力函數(shù)： () 根據(jù)邊界條件解得應(yīng)力函數(shù)為： () 根據(jù)疊加原理得到和同時作用時圓形巷道圍巖重分布應(yīng)力為： ()根據(jù)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系即物理方程（）和應(yīng)變和位移的關(guān)系即幾何方程（），解得位移的彈性解（）： () () () 圖25 含有空洞圍巖應(yīng)力分布圖 當(dāng)=時，%。損傷的成因和方式是多方面的，有初始損傷、彈塑性損傷、疲勞損傷、蠕變損傷，損傷作為一種“劣化因素”結(jié)合到彈、塑粘性介質(zhì)中，作為宏觀力學(xué)來考慮。
裂紋的基本形式：伊爾文的線彈性斷裂力學(xué)的基本觀點(diǎn)，是位移的變形裂縫的概念來描述。(1)ANSYS簡介隨著計(jì)算力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、工程管理學(xué)，特別是信息技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)值模擬可以廣泛的土木，機(jī)械，電子，能源，冶金，國防，航空航天等領(lǐng)域。以本課題為例：首先，對隧道圍巖，在圍巖分類方法包含多個參數(shù)，以及一些參數(shù)是不知道的。各巖層力學(xué)參數(shù)如表31所示?？梢岳媒⒘严兜姆椒ń⒕植糠沁B續(xù)結(jié)構(gòu)面具體參數(shù)如表32和表33所示：表32非連續(xù)結(jié)構(gòu)面設(shè)置參數(shù)長度/m圓心/mR1/mR2/m表33非連續(xù)結(jié)構(gòu)面間的接觸參數(shù)切向剛度/Mpa法向剛度/Mpa粘聚力/Mpa（2）數(shù)值模擬的計(jì)算方案主要研究非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸、傾角、距離巷道的高度、摩擦系數(shù)及巖性等因素對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。60176。（1）巷道圍巖的水平位移非連續(xù)結(jié)構(gòu)面處于不同高度時圍巖水平位移云圖如圖33所示。 (a)無非連續(xù)結(jié)構(gòu)面 (b)h=25 (c)h=20 (d)h=15 (e)h=10 (f)h=0(g)h=10 (h)h=15 (i)h=20(k)h=25 圖37高度非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的水平應(yīng)力 圖38隨非連續(xù)結(jié)構(gòu)面高度變化巷道附近最大水平應(yīng)力由圖37看出：巷道水平應(yīng)力分布關(guān)于y軸是對稱的，并且在巷道的兩側(cè)以及底部出現(xiàn)了拉應(yīng)力，但是隨著與巷道的距離增大，拉應(yīng)力慢慢減小，從拉變?yōu)閴?，并且達(dá)到壓應(yīng)力的最大值，然后又慢慢減小。處。由圖314可以看出：隨著非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸的增加，巷道上的最大水平拉應(yīng)力反而有所減小，同時壓應(yīng)力增加。時，非連續(xù)結(jié)構(gòu)面以上部分的水平位移分布發(fā)生明顯的變化，位移分布由對稱到不對稱再到對稱。當(dāng)非連續(xù)結(jié)構(gòu)面角度發(fā)生變化，對于非連續(xù)結(jié)構(gòu)面附近的區(qū)域有非常微弱的影響，但是距離非連續(xù)結(jié)構(gòu)面較遠(yuǎn)區(qū)域的豎向位移，分布并沒有發(fā)生改變。隨著角度的改變，除了在非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的附近，水平應(yīng)力分布有些許變化，巷道水平應(yīng)力的分布總體是關(guān)于y軸對稱的。 (a)θ=0 (b)θ=30 (c)θ=60(d)θ=90 (e)θ=120 (f)θ=150圖323不同角度非連續(xù)結(jié)構(gòu)面豎直應(yīng)力圖324隨非連續(xù)結(jié)構(gòu)面角度變化巷道附近最大豎向應(yīng)力由圖323可以看出：巷道的兩側(cè)存在最大壓應(yīng)力；隨著角度的改變巷道的頂部和底部存在最大拉應(yīng)力。強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)巖的水平位移最大，即強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)巖穩(wěn)定性最差。白云巖則穩(wěn)定性最差。隨著摩擦系數(shù)的增加，巷道上的最大豎向位移也隨之增加。位移邊界條件為：模型兩側(cè)兩邊施加水平鏈桿，底部固支。15176。取裂隙與水平方向x軸的夾角分別為0176。③裂隙長度為20cm，裂隙位于徑向45176。90176。、90176。裂隙尖端的水平應(yīng)力又逐漸減少。的豎向應(yīng)力云圖如圖45所示。增加到90176。、15176。巷道一直處于受壓狀態(tài)，巷道的底部和頂部存在巷道的最大水平應(yīng)力。、60176。時，裂紋尖端的豎向應(yīng)力也隨之減小，當(dāng)角度繼續(xù)增加到90176。且隨著夾角變化0176。(a)θ=0 (b)θ=15 (c)θ=30(e)θ=60 (d)θ=45 (f)θ=75(g)θ=90圖411裂隙處于45176。裂紋尖端的水平應(yīng)力又隨之增加。、75176。最大應(yīng)力出現(xiàn)在兩側(cè)，隨著尺寸的增加，兩側(cè)由拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力?；?guī)r處于四者之間。時的情況。Zhen Lia,Large deformation。al., 2006) and mudstone (Yoshinaka etandStability1. IntroductionThe West ends of diversion (high pressure) tunnels 1 and 2 of Jinping II hydropower station were located in the chlorite schist stratum with the length of about 400Jing HoubAbstractDue to the weakness in mechanical properties of chlorite schist and the high in situ stress in Jinping II hydropower station, the rock mass surrounding the diversion tunnels located in chlorite schist was observed with extremely large deformations. This may significantly increase the risk of tunnel instability during excavation. In order to assess the stability of the diversion tunnels laboratory tests were carried out in association with the petrophysical properties, mechanical behaviors and waterweakening properties of chlorite schist. The continuous deformation of surrounding rock mass, the destruction of the support structure and a largescale collapse induced by the weak chlorite schist and high in situ stress were analyzed. The distributions of pressive deformation in the excavation zone with large deformations were also studied. In this regard, two reinforcement schemes for the excavation of diversion tunn