隨著“一帶一路”為西北地區(qū)交通路網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇,西北地區(qū)交通隧道建設(shè)步入快車道。當(dāng)隧道穿越泥巖地層時(shí),由于基底滲水的原因,基底泥巖的物理、力學(xué)特性發(fā)生明顯改變,導(dǎo)致仰拱的力學(xué)變形特性受到影響;文中通過(guò)理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)合的方法,對(duì)泥巖隧道基底遇水軟化環(huán)境下的隧道仰拱破壞特征進(jìn)行了研究,總結(jié)出基底軟化時(shí)仰隆起變形的破壞機(jī)制。通過(guò)對(duì)既有文獻(xiàn)的整理總結(jié),歸納出泥巖隧道仰拱的力學(xué)計(jì)算方法,對(duì)仰拱的破壞模式進(jìn)行了推廣;并對(duì)既有的隧道仰拱破壞案例和處置措施進(jìn)行總結(jié)和分析。關(guān)于泥巖的室內(nèi)試驗(yàn),主要研究了其滲透、膨脹特性。原狀樣與重塑樣的滲透試驗(yàn)中,通過(guò)設(shè)置試樣的干密度、壓力水頭、上覆荷載、初始含水率等因素,得出泥巖試樣在上覆荷載的作用下滲透系數(shù)出現(xiàn)明顯減小;而對(duì)干密度不同的重塑土樣,隨著干密度的增加,由于泥巖內(nèi)部的孔隙及滲流通道越少,滲透系數(shù)呈減小的趨勢(shì)。在不同水頭高度的重塑土樣滲透試驗(yàn)中,隨著水頭高度增加,滲透壓力增大,出現(xiàn)滲透系數(shù)逐漸增大的現(xiàn)象,并且水頭高度越大泥巖試樣的滲透系數(shù)越大,變化率越明顯;不同含初始水率的重塑土樣,隨著初始含水率的增加,滲透系數(shù)在一定范圍內(nèi)先減小,達(dá)到... 

【文章來(lái)源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

甘肅地質(zhì)圖

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-5-算，研究了仰拱邊緣應(yīng)力。Haramy.K[30]使用簡(jiǎn)支梁的方法來(lái)模擬隧道仰拱結(jié)構(gòu)的受力變形特征，假設(shè)襯砌結(jié)構(gòu)類似于梁，并采用力學(xué)分析的方法對(duì)襯砌的整體穩(wěn)定性進(jìn)行了的規(guī)律總結(jié)與探究。Wittke-gattermann.P[31]綜合彈塑性力學(xué)原理，在計(jì)算圍巖應(yīng)力的過(guò)程中引入了時(shí)間變量，并考慮圍巖材料的各向異性，提出了膨脹性圍巖的三維本構(gòu)模型。Anagnostou.G[32]認(rèn)為圍巖軟化的過(guò)程中先發(fā)生膨脹致使仰拱隆起破壞，而圍巖的礦物成分與分子結(jié)構(gòu)是其本質(zhì)原因，綜合分析描述了圍巖膨脹軟化的發(fā)育過(guò)程，從微觀學(xué)的角度解釋了隧道仰拱隆起的成因�？导t普[33]在其專著中提出：軟巖巷道破壞的主要原因是底板巖層彈塑性變形、底板巖層擴(kuò)容、底板巖層遇水膨脹、軟化和底板巖層流變和底板巖層彎曲斷裂；而巷道底鼓的研究?jī)?nèi)容則包括軟巖性質(zhì)、巷道底鼓的機(jī)理及防治措施三大方面。ShigekazuSeki等[34]通過(guò)關(guān)于導(dǎo)致隧道仰拱隆起的模型試驗(yàn)提出不同因素交叉影響導(dǎo)致仰拱破壞，主要因素體現(xiàn)在加載的方式，和包裹土層的物理力學(xué)性質(zhì)方面。王明年[35]基于大比例尺模型試驗(yàn)，研究了隧道仰拱的力學(xué)行為，并提出仰拱可以極大的提供隧道結(jié)構(gòu)的承載能力，控制圍巖內(nèi)塑性區(qū)的擴(kuò)展，并約束隧道的凈空收斂，提高襯砌的整體安全性。圖1隧道是否設(shè)置仰拱時(shí)結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)對(duì)比[36]陳少華[37]從結(jié)構(gòu)計(jì)算的角度，認(rèn)為石林隧道襯砌開裂的原因是隧道縱向基礎(chǔ)承載力有差別；而隧道仰拱產(chǎn)生隆起變形，其主要原因是因?yàn)檠龉跋虏炕椎某休d力不足所導(dǎo)致，開挖致使仰拱底部圍巖塑形變形過(guò)大無(wú)法恢復(fù)應(yīng)力平衡，繼而仰拱的剛性結(jié)構(gòu)狀態(tài)

泥巖隧道基底軟化對(duì)仰拱的影響性分析-8-（2）對(duì)泥巖進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，研究泥巖的滲透、膨脹特性，試驗(yàn)內(nèi)容包括泥巖的原狀樣與重塑樣滲透性試驗(yàn)和泥巖的膨脹性試驗(yàn)，為后文基底軟化模擬提供一定的科學(xué)依據(jù)。（3）運(yùn)用有限元軟件Abaqus對(duì)仰拱基底圍巖在未軟化與軟化狀態(tài)下，對(duì)仰拱受力進(jìn)行建模分析，包括均勻軟化和不均勻軟化，設(shè)置沿深度方向的軟化范圍指標(biāo)，得出軟化的范圍、軟化系數(shù)與仰拱受力的關(guān)系和規(guī)律。1.3.2技術(shù)路線本文針對(duì)泥巖隧道基底軟化，對(duì)泥巖的滲透、膨脹特性及仰拱的應(yīng)力、變形特征進(jìn)行研究，具體技術(shù)路線如下圖1.3.1：圖1.3.1技術(shù)路線圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考慮應(yīng)變軟化和擴(kuò)容的圓形巷道圍巖強(qiáng)度準(zhǔn)則效應(yīng)[J]. 潘繼良,高召寧,任奮華.  煤炭學(xué)報(bào). 2018(12)
[2]大斷面隧道仰拱底鼓破壞模式[J]. 杜明慶,張頂立,王旭春,管曉明,曾柯涵,周秋爽.  中國(guó)公路學(xué)報(bào). 2018(10)
[3]黃土隧道仰拱結(jié)構(gòu)受力特性試驗(yàn)研究[J]. 劉恒顯,梁慶國(guó),丁冬冬.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2018(S1)
[4]低黏土礦物含量原狀泥巖膨脹力試驗(yàn)研究[J]. 王炳忠,王起才,張戎令,薛彥瑾,王天雙,任潔.  水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào). 2018(02)
[5]寶蘭客專蘭州段泥巖軟化特性的微觀研究[J]. 張晉東,梁慶國(guó),樊純壇.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì). 2018(05)
[6]隧道及地下工程的基本問(wèn)題及其研究進(jìn)展[J]. 張頂立.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[7]寶蘭客專泥巖隧道受力特性試驗(yàn)研究[J]. 張欽鵬,梁慶國(guó),孟博文,王新東.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(11)
[8]泥巖的峰后軟化力學(xué)模型[J]. 張力偉,賈善坡,鄒江濤,舒婧曦.  中國(guó)科技論文. 2016(21)
[9]軟化泥巖對(duì)隧道仰拱的受力特性影響研究[J]. 丁冬冬,梁慶國(guó),徐善常,王新東.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(10)
[10]天然和飽水狀態(tài)下泥巖力學(xué)性質(zhì)及損傷變形能量特征分析[J]. 謝吉尊,馮文凱,胡云鵬,吳剛,喬瑩瑩.  水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2016(03)

碩士論文
[1]不同基底圍巖條件下的隧道仰拱承載特性研究[D]. 劉恒顯.蘭州交通大學(xué) 2019
[2]膨脹性圍巖隧道底部隆起力學(xué)機(jī)理與處治技術(shù)研究[D]. 張化川.長(zhǎng)安大學(xué) 2018
[3]高速公路黃土隧道仰拱開裂原因分析[D]. 丁冬冬.蘭州交通大學(xué) 2017
[4]軟弱黃土公路隧道施工變形規(guī)律研究[D]. 王舉義.長(zhǎng)安大學(xué) 2010
[5]桃樹埡軟弱圍巖隧道底鼓機(jī)理及控制技術(shù)研究[D]. 鄭成果.重慶大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3009943