【摘要】：山區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,在修建隧道過程中常遇到圍巖破碎變形、失穩(wěn)坍塌、涌水、巖爆等突發(fā)狀況,對生命和財產(chǎn)造成不可估計(jì)的結(jié)果,因此確保隧道在施工及使用期間圍巖的安全穩(wěn)定,對實(shí)際工程有十分重要的意義。本文以山區(qū)常見的褶皺構(gòu)造為研究對象,重點(diǎn)討論翼部隧道的穩(wěn)定性問題。褶皺區(qū)域受到地質(zhì)構(gòu)造的影響,應(yīng)力的分布與傳遞發(fā)生改變,為計(jì)算隧道在褶皺翼部受力特征,從翼部的巖體特征出發(fā),結(jié)合力學(xué)基礎(chǔ)理論,建立了褶皺翼部力學(xué)模型,通過計(jì)算得到翼部巖體應(yīng)力狀態(tài),以此為計(jì)算區(qū)域的初始應(yīng)力。在隧道開挖后及支護(hù)后,確定相應(yīng)條件下應(yīng)力邊界條件,結(jié)合地下工程中圍巖狀態(tài)的計(jì)算式,計(jì)算得到相應(yīng)條件下圍巖的應(yīng)力及位移的計(jì)算表達(dá)式,為翼部隧道的穩(wěn)定性分析提供理論基礎(chǔ)。在數(shù)值模擬方面,以當(dāng)金山隧道為工程背景,選取構(gòu)造發(fā)育區(qū)志留系巖體參數(shù)與應(yīng)力值,采用有限元計(jì)算軟件ANSYS模擬不同應(yīng)力狀態(tài)下巖體的受力特點(diǎn)及變形情況。在建立褶皺模型后,首先模擬了初始應(yīng)力場下巖體狀態(tài),然后利用軟件中生死單元,對翼部隧道進(jìn)行開挖與支護(hù)模擬,得到圍巖在支護(hù)前后應(yīng)力及位移云圖。在洞周設(shè)置8個點(diǎn)監(jiān)測圍巖應(yīng)力及位移值,并與理論計(jì)算結(jié)果對比,為翼部隧道穩(wěn)定性分析提供參考。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U451.2
【圖文】：

巖穩(wěn)定的因素應(yīng)力力主要為自重應(yīng)力，自重應(yīng)力是由上覆巖層重量所引運(yùn)動在巖體中所引起的，處于地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，構(gòu)造力視，巖體的初始應(yīng)力受地質(zhì)構(gòu)造的影響，與層狀巖體存行地下工程建設(shè)時，需要對巖體內(nèi)力狀態(tài)有全面的了等安全事故，需特別地注意初始應(yīng)力。褶皺的形成過程、規(guī)模、受力狀態(tài)等均不相同，在工地確定巖體的受力。在理論計(jì)算構(gòu)造應(yīng)力方面，因自認(rèn)識不夠深刻，沒能揭示褶皺的一般規(guī)律，對地下巖的水平應(yīng)力計(jì)算存在較大誤差。由于地質(zhì)構(gòu)造對應(yīng)力自重應(yīng)力較大，核部相對較小，向斜部分兩翼較核部特點(diǎn)[41]，背斜自重應(yīng)力如圖 2.1 所示。

法獲得特殊構(gòu)造區(qū)域的應(yīng)力，從而對隧道的影響做出預(yù)估，減低工程風(fēng)險。.2.2 隧道軸線位置在褶皺區(qū)域修筑隧道，隧道軸線與褶皺軸線的相對關(guān)系會影響圍巖應(yīng)力，寶等以高黎貢山隧道為基礎(chǔ)，研究了隧道軸線與褶皺軸線的位置關(guān)系對圍巖的影響，并提出適宜的隧道選線位置[42]。當(dāng)兩條軸線線相互平行時，如圖 示，假設(shè)隧道軸線為直線且褶皺為直立水平褶皺，隧道上一點(diǎn)沿軸線與褶皺對位置不變，假設(shè)受力沿軸線不變的，隧道的長度遠(yuǎn)大于其跨度，模型可從狀態(tài)簡化為平面應(yīng)變問題求解。褶皺區(qū)域不同位置變形不同，受力狀態(tài)也不相同，背斜核部應(yīng)力大于翼部選擇隧道的位置時盡量是放在應(yīng)力較小的翼部區(qū)域，與背斜類似，向斜部分宜選擇翼部修建。當(dāng)兩條軸線相互垂直時，如圖 2.3 所示，隧道依次穿越了、核部，又從翼部穿出，從翼部到核部應(yīng)力逐漸增大，在核部達(dá)到最大，隧軸線的受力是變化的，在計(jì)算過程中需具體分析隧道處于褶皺不同位置圍巖穩(wěn)定性。

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本文編號：2732522