| 论文中文题名： | 坝基开挖岩体卸荷渗流力学特性研究 |
| 姓名： | |
| 学号： | 19304209003 |
| 保密级别： | 保密（3年后开放） |
| 论文语种： | chi |
| 学科代码： | 085213 |
| 学科名称： | 工学 - 工程 - 建筑与土木工程 |
| 学生类型： | 硕士 |
| 学位级别： | 工程硕士 |
| 学位年度： | 2022 |
| 培养单位： | 西安科技大学 |
| 院系： | |
| 专业： | |
| 研究方向： | 岩土工程 |
| 第一导师姓名： | |
| 第一导师单位： | |
| 第二导师姓名： | |
| 论文提交日期： | 2022-06-15 |
| 论文答辩日期： | 2022-05-29 |
| 论文外文题名： | Study on mechanical properties of rock mass unloading seepage during Dam foundation excavation |
| 论文中文关键词： | |
| 论文外文关键词： | The dam foundation rock mass ; Excavation unloading ; Unloading seepage ; Laboratory test ; Mechanical properties |
| 论文中文摘要： |
摘 要 坝基开挖活动是水电工程筑坝过程的重要环节，既影响坝基岩体的工程利用和大坝体型布置，也是依托开挖控制基岩松弛破裂与减少基础防渗投资的重要环节。清理河谷覆盖层与散粒体之后的开挖活动，其下部基岩多数孕育着高地应力；坝基开挖过程中不仅诱导基岩产生了应力释放，也伴随卸荷效应产生了岩体结构松弛及裂隙网络衍生；因而，需要关注开挖活动影响坝基岩体的力学特性及其渗流特性。本文以某坝基开挖岩体为研究对象，采用理论分析、室内试验相结合的研究方法，以期揭示坝基开挖扰动区卸荷岩体的力学特性及渗流损伤演化机理。主要研究内容如下： （1）以某坝基开挖扰动岩体为背景，考虑到开挖岩体所处埋深与开挖过程应力释放存在不同量级，必然造成开挖面附近形成不同程度的卸荷扰动区。以坝基开挖岩体单元体为分析对象，通过分析卸荷扰动区岩体的应力变化过程，确定室内试验中采取恒轴压、卸围压的应力路径；鉴于岩体埋深及开挖过程应力释放存在不同量级，开展了3种初始围压和2种卸荷水平条件下的三轴加卸荷试验。结果表明，试样破坏时的峰值抗压强度随着围压的增加而增大，随着卸荷水平的提高，试样卸荷破坏时的围压值越大、偏应力增加值越小，试样越容易破坏。 （2）鉴于开挖卸荷作用易于诱使扰动区岩体产生卸荷变形，所衍生的卸荷裂隙成为坝基渗流的主要通道，结合坝基扰动区岩体的应力环境，开展了不同卸荷水平、孔压、应力路径下的卸荷渗流力学特性试验研究。结果表明，随着初始卸荷水平的提高，增加围压对抑制岩石试样的环向应变增长速度的作用效果较为显著。孔隙水压力的介入对试样的峰值抗压强度、粘聚力及内摩擦角都有较为显著的影响作用。 （3）为了探究坝基开挖扰动区岩体卸荷裂隙网络的演化规律，开展了基于卸荷损伤试样的细观测试试验。通过分级卸荷试验制备了包含不同卸荷损伤的试样，依托核磁共振技术获取卸荷损伤试样的内部孔隙结构特征，以损伤试样为试验对象开展了三轴加载渗流试验。结果表明，不同卸荷损伤的试样内部孔隙结构变化特征较为显著，随着卸荷损伤积累，试样内部孔隙由微小孔隙逐渐向小尺寸孔隙转变。损伤试样三轴加载渗流试验中，随着卸荷损伤的累加，损伤试样的峰值抗压强度值越小，卸荷量增加加剧了试样内部卸荷损伤效应，导致损伤试样的承载力显著降低。 关 键 词：坝基岩体；开挖卸荷；卸荷渗流；室内试验；力学特性 |
| 论文外文摘要： |
ABSTRACT Dam foundation excavation is an important link in the process of dam construction in hydropower projects, which not only affects the engineering utilization of dam foundation rock mass and the layout of dam body, but also plays an important role in controlling the relaxation and failure of foundation rock and reducing the investment of foundation seepage prevention. After the clearing of overburden and granular bodies in the valley, most of the underlying bedrock is pregnant with high in-situ stress. During the excavation of dam foundation, the stress release of bedrock is induced, and the relaxation of rock mass structure and the derivation of fracture network are produced with the unloading effect. Therefore, it is necessary to pay attention to the mechanical properties and seepage characteristics of dam foundation rock mass affected by excavation activities. In this paper, the excavation rock mass of a dam foundation is taken as the research object, and the theoretical analysis and laboratory test are combined to reveal the mechanical characteristics and seepage damage evolution mechanism of unloaded rock mass in the disturbed area of dam foundation excavation. The main research contents are as follows: (1) Taking the disturbed rock mass during the excavation of a dam foundation as the background, considering that the depth of the excavated rock mass and the stress release in the excavation process have different orders of magnitude, it is inevitable that the disturbed area of unloading of different degrees will be formed near the excavation face. The stress path of constant axial pressure and unloading confining pressure in laboratory test was determined by analyzing the stress change process of rock mass in unloading disturbed area. In view of the existence of different orders of stress release in rock mass burial depth and excavation process, Triaxial loading and unloading tests were carried out under three initial confining pressures and two unloading levels. The results show that the peak compressive strength increases with the increase of confining pressure. With the increase of unloading level, the larger the confining pressure value and the smaller the increase of deviator stress, the more easily the specimen is destroyed. (2) In view of the fact that excavation unloading is easy to induce unloading deformation of rock mass in the disturbed area, the unloading fissure derived from excavation is the main channel of dam foundation seepage. Combined with the stress environment of rock mass in the disturbed area of dam foundation, the experimental study on mechanical characteristics of unloading seepage under different unloading levels, pore pressure and stress path is carried out. The results show that with the increase of initial unloading level, increasing confining pressure has a significant effect on restraining the growth rate of circumferential strain. The intervention of pore water pressure has a significant effect on the peak compressive strength, cohesion and internal friction Angle of samples. (3) In order to investigate the evolution of unloading fracture network in disturbed area of dam foundation excavation, a mesoscopic test was carried out based on unloading damage samples. The samples containing different unloading damage were prepared by hierarchical unloading test. The internal pore structure characteristics of the unloading damage samples were obtained by nuclear magnetic resonance technology, and the triaxial seepage test was carried out with the damaged samples as the test objects. The results show that the internal pore structure of the samples with different unloading damage changes significantly. With the accumulation of unloading damage, the internal pores of the samples gradually change from micro pores to small pores. In the seepage test of damaged samples under triaxial loading, with the accumulation of unloading damage, the peak compressive strength value of damaged samples decreases, and the unloading amount increases, which intensifies the unloading damage effect inside the sample, leading to a significant decrease in the bearing capacity of damaged samples. Key words: The dam foundation rock mass; Excavation unloading; Unloading seepage; Laboratory test; Mechanical properties |
| 参考文献： |
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| 中图分类号： | TU45 |
| 开放日期： | 2025-06-14 |
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