本文針對(duì)處于水平構(gòu)造應(yīng)力為主導(dǎo)的高地應(yīng)力區(qū)隧道的底鼓變形現(xiàn)象,以隧道底鼓機(jī)理和控制技術(shù)為主要研究?jī)?nèi)容,采用資料調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等手段,研究不同影響因素對(duì)隧道底鼓變形的影響,提出相應(yīng)的隧道底鼓控制技術(shù),通過(guò)FLAC^3D數(shù)值計(jì)算軟件模擬來(lái)驗(yàn)證該控制技術(shù)的可行性,并以老周巖隧道底鼓的整治做實(shí)例分析。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）通過(guò)對(duì)前人研究成果的分析,將層狀巖體隧道的底鼓變形特征總結(jié)為:擠壓流動(dòng)性底鼓、撓曲褶皺性底鼓、剪切錯(cuò)動(dòng)性底鼓�？偨Y(jié)處于水平構(gòu)造應(yīng)力為主導(dǎo)的高地應(yīng)力區(qū)互層巖體隧道的底鼓變形的主要影響因素:側(cè)壓力系數(shù)、巖層傾角、巖層層厚、巖體彈性模量。（2）為了研究水平構(gòu)造應(yīng)力為主導(dǎo)的互層巖體隧道底鼓的影響因素,選用上述4種影響因素,通過(guò)FLAC^3D建立相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算模型,研究單一影響因素和多因素共同作用下對(duì)隧道底鼓的影響規(guī)律。結(jié)果表明:在單一影響因素下,仰拱底鼓量隨側(cè)壓力系數(shù)先增大后減小,隨巖層傾角的增大而減小,隨硬質(zhì)巖層層厚的增大先增大后減小,隨硬質(zhì)巖彈性模量的增大而減小。在多因素共同作用下,各因素對(duì)隧道底鼓的影響敏感度排序依次... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

層狀巖體隧道底鼓機(jī)理分析10中國(guó)鐵道科學(xué)研究院式中，S為柔度系數(shù)，柔度矩陣[A]中的各個(gè)參數(shù)可用工程彈性常數(shù)表示為：111213222333445566yz1=,=-,=-11,=-,=111=,=,=yxzxxxxzyyzzxyzxSSSEEESSSEEESSSGGG=(2-2)2.1.2橫觀各向同性彈性本構(gòu)模型橫觀各向同性是正交各向異性的特殊情況，其特點(diǎn)是平行于層面的巖體各個(gè)方向都具有相同的彈性性質(zhì)，而垂直于層面的各層巖體的彈性性質(zhì)各不相同。針對(duì)層狀巖體本構(gòu)模型，國(guó)外一些學(xué)者Pinto[29]，salamon[29]，wardle和Gerrard[30]等曾采用等效均質(zhì)橫觀各向同性模型來(lái)模擬薄層狀巖體的變形特性。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也做了相關(guān)研究，楊春和[33]采用CosseratE&F提出的Cosserat理論[34]來(lái)模擬層狀巖體的變形特性。如圖2-1所示，假設(shè)xoy平面為橫觀各向同性面，根據(jù)對(duì)稱性原理，彈性矩陣[A]中各彈性常數(shù)滿足如下條件：圖2-1橫觀各向同性體Figure2-1Transverseisotropicbody

層狀巖體隧道底鼓機(jī)理分析18中國(guó)鐵道科學(xué)研究院2-2所示。圖2-2擠壓流動(dòng)性底鼓力學(xué)模型Figure2-2Mechanicalmodelofsqueezefluiditykickdrum(2)撓曲褶皺性底鼓當(dāng)隧道底部巖層以脆性為主時(shí)，在平行于層理方向的地應(yīng)力作用下，隧道底部層狀巖體相當(dāng)于受到一對(duì)方向朝內(nèi)的水平作用力，在水平力作用下，隧道底部巖體向臨空方向發(fā)生位移，當(dāng)作用力超過(guò)層狀巖體撓曲變形的臨界值時(shí)，地板會(huì)發(fā)生撓曲褶皺變形而失穩(wěn)。其力學(xué)模型如圖2-3所示。圖2-3撓曲褶皺性底鼓力學(xué)模型Figure2-3Mechanicalmodelofflexuralandfoldabletunnelfloorheave(3)剪切錯(cuò)動(dòng)性底鼓當(dāng)隧道位于巖性較差的厚層巖體中，在高地應(yīng)力作用下，隧道有可能會(huì)發(fā)生底鼓。在水平力作用下，完整的層狀巖體會(huì)變形成楔塊巖體，楔體受到擠壓而發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，隧道底板遭到剪切破壞產(chǎn)生底鼓。其力學(xué)模型如圖2-4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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