隧道斷面位于上部為軟弱地層、下部為堅(jiān)硬地層和軟硬分界結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的復(fù)雜組合地層中,容易引發(fā)地表塌陷、圍巖失穩(wěn)和支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞等工程災(zāi)害,目前缺乏這類隧道的設(shè)計(jì)方法,理論研究嚴(yán)重滯后于工程實(shí)踐需要,圍巖分級(jí)方法是該類隧道設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)營(yíng)安全的理論基礎(chǔ)。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目,運(yùn)用相關(guān)基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬與工程實(shí)際相結(jié)合的綜合研究手段,緊密結(jié)合上軟下硬地層特點(diǎn)和施工過程,研究提出了基于安全系數(shù)指標(biāo)的上軟下硬地層隧道圍巖量化分級(jí)方法。為上軟下硬地層隧道的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和災(zāi)害防治提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)方法,對(duì)豐富和發(fā)展我國(guó)隧道工程理論體系具有一定的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文研究的主要內(nèi)容及所取得的研究成果總結(jié)為以下幾點(diǎn):(1)統(tǒng)計(jì)分析了目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)勻質(zhì)地層常用的圍巖分級(jí)方法和分級(jí)指標(biāo),指出傳統(tǒng)的分級(jí)方法和分級(jí)指標(biāo)在上軟下硬這類特殊的地層中應(yīng)用時(shí)存在的不足,并在此基礎(chǔ)上提出可以考慮地質(zhì)因素和工程因素(如隧道跨度、高跨比、埋深等)且具有嚴(yán)格理論意義和實(shí)際意義的上軟下硬地層隧道圍巖量化分級(jí)指標(biāo)——無襯砌情況下圍巖的最小穩(wěn)定安全系數(shù)。(2)采用MIDAS/GTS有限元軟件,借助有限元數(shù)值分析理論和強(qiáng)度折減法研究并提出了基于安全系數(shù)的勻質(zhì)地層隧道圍巖量化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),并針對(duì)勻質(zhì)地層及上軟下硬地層隧道破壞演化規(guī)律進(jìn)行了一定的研究和分析,發(fā)現(xiàn)兩種地層結(jié)果有著相似的規(guī)律:淺埋時(shí)埋深越大圍巖穩(wěn)定性越差,深埋時(shí)圍巖自穩(wěn)能力與埋深關(guān)系不大。(3)研究不同地層組合隧道在軟硬地層分界面位置變化時(shí)的圍巖自穩(wěn)情況,發(fā)現(xiàn)隧道開挖部位不同時(shí)其安全系數(shù)也不同,圍巖自穩(wěn)曲線呈現(xiàn)五個(gè)變化階段,分界面對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響只與隧道跨度有關(guān),與埋深無關(guān),以此得出上軟下硬地層隧道圍巖量化分級(jí)的理論標(biāo)準(zhǔn)。(4)針對(duì)上軟地層、分界面位置、下硬地層的組合關(guān)系,建立了上軟下硬地層隧道圍巖量化分級(jí)方法,并將研究成果在福州地鐵1號(hào)線礦山法隧道中進(jìn)行案例應(yīng)用。通過工程實(shí)例驗(yàn)證,表明了本文提出的上軟下硬地層隧道圍巖量化分級(jí)方法的可靠性和實(shí)用性。
【學(xué)位單位】：福建工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：U452.12
【部分圖文】：

勻質(zhì)地層隧道網(wǎng)格示意圖

埋深變化時(shí)勻質(zhì)地層隧道的剪應(yīng)變?cè)隽吭茍D及安全系數(shù)

（h）埋深為 3W 時(shí)的剪應(yīng)變?cè)隽吭茍D（安全系數(shù) 1.38）圖 3-6 埋深變化時(shí)上軟下硬地層隧道的剪應(yīng)變?cè)隽吭茍D及安全系數(shù)1.351.51.651.81.952.12.250 10 20 30 40 50 60 70 80全系數(shù)安隧道埋深（h/m）
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853908