【摘要】：層理白云巖作為貴陽地區(qū)廣泛賦存的一種沉積巖,其所含礦物成分復雜,天然裂縫及泥質發(fā)育,層理構造明顯,致使巖體具有非均質性和各向異性,極大地影響著泥質白云巖隧道的穩(wěn)定性。因此,有必要通過試驗來研究泥質白云巖的力學特性,獲取層理影響下泥質白云巖的強度特征及破裂形態(tài)。伴隨貴陽軌道交通修建,研究白云巖隧道與層理不同交角下圍巖應力分布特性、穩(wěn)定性及破壞形態(tài),探索不同破壞形態(tài)下可靠合理的支護措施,具有重要理論意義和工程價值。文章研究內容來源于國家自然科學基金“層理主控的白云巖隧洞圍巖穩(wěn)定性分析及支護對策研究”(51608141),依托貴陽軌道交通1號線火車站站-沙沖路站區(qū)間隧道(下稱火-沙隧道)工程,采用室內試驗和數(shù)值仿真計算研究方法,對層理白云巖力學特性及層理白云巖隧道圍巖穩(wěn)定性展開研究,主要工作內容如下:(1)基于火-沙隧道工程,采集含層理泥質白云巖,開展了巴西劈裂和單軸壓縮試驗研究,試驗結果表明:不同層理傾角泥質白云巖,抗拉強度、抗壓強度、劈裂模量及彈性模量等值均表現(xiàn)離散,易破裂層理傾角度為22.5°~45°,抗壓強度均值約為抗拉強度均值為18.97倍,具有彈脆性破壞特征及硬巖特性,巴西劈裂試驗下試件沿加載方向被劈裂成兩半,但單軸壓縮試驗破壞形態(tài)有劈裂破壞、壓剪滑移破壞和壓碎破壞三種形式。(2)運用有限元軟件對層理白云巖隧道圍巖穩(wěn)定性進行研究,分析了不同巖層傾角、白云巖巖層厚度、接觸夾層厚度、接觸夾層彈性模量、接觸夾層內摩擦角及接觸夾層粘聚力等六因素對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn):層理傾角22.5°工況下圍巖位移最大,層間剝離明顯,圍巖塑性區(qū)集中于隧道懸空區(qū)域,接觸夾層對圍巖位移及塑性區(qū)擴展具有減弱效果,白云巖巖層厚度及接觸夾層厚度對圍巖位移影響視傾角不同而改變,增大接觸夾層彈性模量可減小圍巖位移,增大接觸夾層內摩擦角對圍巖位移影響較小,增大接觸夾層粘聚力可減小圍巖位移。(3)選取層理傾角22.5°、白云巖巖層厚度0.5m及接觸夾層厚度0.05m等為主要參數(shù)構建數(shù)值模型,針對隧道圍巖位移及塑性區(qū)集中區(qū)域-懸空區(qū),提出錨桿加長不加密和加密不加長兩種優(yōu)化方案。經計算,錨桿加長不加密方案可有效減小懸空區(qū)圍巖位移及塑性區(qū),圍巖應力分布更均勻化。
【圖文】：

加載方向與層理呈不同角度時的抗壓峰值強度（圖1.1）明顯不同，垂直層理方向強度是平行層理方向強度的 1.75 倍，差異正是巖體層理特征所致。同層理角度下，層理巖體力學性質相近，具有橫觀各向同性特征。自然界中，，層理巖體多分布于沉積巖，物理力學性能獨特，極具研究意義。圖 1.1 不同層理角度下泥巖抗壓峰值強度[1]貴州作為一個多山的省份，白云巖分布廣泛，隨著省內基礎設施建設的增多，很多學者對白云巖展開了各種研究。貴陽地區(qū)白云巖主要組分是白云石，摻雜少量黏土、石英、長石及方解石，主要化學成分有碳酸鎂鈣、氧化鐵、氧化鋁、少量二氧化硅，外貌特征與石灰?guī)r相似。白云巖按成因分類，可分為原生白云巖、次生白云巖和成巖白云巖。泥晶白云巖、微-細晶白云巖、內碎屑白云巖在野外較常見。泥質白云巖[2]是由粒徑小于 0.0005mm 的細小碎屑物質及黏土礦物占比

不同傾角層理白云巖隧道圖
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U451.2;U455.71

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本文編號：2596577