由于巖層的順層分布往往會引起隧道出現(xiàn)地質(zhì)偏壓現(xiàn)象,而這種情況下圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形受力相對于非偏壓隧道來說較為復(fù)雜,特別是層理分布數(shù)量多、間距小時,影響結(jié)果更加明顯,通常會使支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的變形破壞和掌子面垮塌現(xiàn)象。因此,對順層偏壓隧道在施工過程中圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形受力特征的研究就變得尤為重要。本文依托中老鐵路玉溪至磨憨段勐松2號隧道順層偏壓部分為工程研究對象,在現(xiàn)有理論研究的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場監(jiān)控量測相結(jié)合的方法,對順層偏壓段支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖的變形受力特征進(jìn)行研究,并提出了針對順層偏壓隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括以下幾個方面:（1）分析了節(jié)理巖體的等效模型和力學(xué)行為以及順層偏壓隧道圍巖壓力的計算方法。（2）對順層偏壓段制定現(xiàn)場監(jiān)測方案、安裝監(jiān)測儀器和數(shù)據(jù)整理來研究圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形受力情況,研究結(jié)果表明:下臺階開挖前初期支護(hù)的變形量占總變形量的70%,拱腰位置水平收斂最大值為217.3mm,圍巖壓力在空間上呈“右大左小”的分布形式,鋼拱架應(yīng)力在空間上表現(xiàn)為“上大下小”和“右大左小”分布特點,上臺階圍巖應(yīng)力比下臺階大且支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力與變形不耦合,出現(xiàn)結(jié)... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

開挖掌子面

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-29-根據(jù)上表初支監(jiān)控量測資料顯示，最大拱頂累計沉降為326.7mm（DK419+627處），最大邊墻累計水平位移為380.6mm（DK419+622處S1測線）。該已開挖段在施工過程中出現(xiàn)不同程度的拱部初支鋼架扭曲、折斷、噴砼剝落現(xiàn)象，具體情況見圖3.5。圖3.5勐松二號隧道DK419+627~+603段拱部初支噴砼剝落、鋼架扭曲、折斷現(xiàn)場對DK419+603~+628段初支變形侵限段進(jìn)行徑向注漿加固后，采用全環(huán)I22a鋼架進(jìn)行逐榀換拱作業(yè)。鋼架置換過程中及鋼架置換完成后，根據(jù)現(xiàn)場實測監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示，該段拱頂最大累計沉降量為60.9mm（DK419+619斷面處），變形速率小于5mm/d；邊墻最大累計收斂變形為57.4mm（DK419+619斷面S2測線）置換拱架后，初支變形處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

順層偏壓隧道變形特征及控制措施研究-46-圖4.1Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)側(cè)由B點到C點的拉應(yīng)力屈服函數(shù)的定義為、、,其中為摩擦角、c為粘聚力、為材料的抗拉強度，并且強度不能超過。4.1.2節(jié)理建模方法的選取在使用數(shù)值模擬軟件分析巖層問題時面臨如何建立巖層與巖層之間的接觸是得到正確計算結(jié)果的重要之處，當(dāng)前對巖層接觸面的模擬很多方法[53-54]，但是對于巖體中存在軟弱夾層的情況，一般有兩種模擬方法[55]：一種是用非常薄的實體單元劃分網(wǎng)格來模擬厚度相同的節(jié)理，此時軟弱夾層厚度非常小，成為網(wǎng)格劃分成為建立模型的困難所在，這種情況會導(dǎo)致網(wǎng)格劃分后單元節(jié)點過多，求解出現(xiàn)困難。另一種方法是使用接觸單元法來模擬沒有厚度巖體節(jié)理，由于節(jié)理使用施加在相鄰實體單元上的一層接觸面單元來模擬，這種情況下不會出現(xiàn)對實體的網(wǎng)格劃分方面的困難，但是建模的過程相對繁瑣，計算時接觸單元的參數(shù)選取困難。相對于用軟弱夾層實體單元模擬來說，接觸單元有自身的優(yōu)點，但是在使用接觸單元來模擬巖層節(jié)理面時，當(dāng)在無初始滲透的情況下，兩個相鄰接觸面之間的距離為零，這會導(dǎo)致出現(xiàn)與兩個相鄰接觸面有共節(jié)點的結(jié)構(gòu)單元的長度也為零的情況，而在有限元數(shù)值分析中所有單元的尺寸都必須大于零的條件相沖突，使得求解沒法按正常的過程進(jìn)行下去。所以在本章及后續(xù)章節(jié)的順層巖體模擬中都使用軟弱夾層實體單元來模擬順層偏壓隧道的節(jié)理。4.1.3建立模型(1)建模說明1)本次計算不考慮由于地形和工程施工原因引起的隧道偏壓作用的影響，所以取上地層表面為水平面。

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本文編號：2971694