木寨嶺特長公路隧道及其斜井穿越多條斷層破碎帶及炭質板巖地層,地質情況較為復雜,主要表現(xiàn)為:斷層構造作用強烈、地應力高、隧道埋深較大、地下水發(fā)育等。以木寨嶺隧道2#斜井為例,在工程建設期間多次發(fā)生初支破壞情況,其變形特征主要表現(xiàn)為:非對稱變形、圍巖變形量大、變形持續(xù)時間較長、初支結構破壞嚴重,其綜合換拱率已達27%�，F(xiàn)有支護手段已經(jīng)很難滿足該地質條件下的隧道建設需求,對項目建設工期以及施工安全造成嚴重影響。目前,在煤礦軟巖支護領域中,高預緊力恒阻錨索控制技術已經(jīng)推廣應用,且取得了較好的應用效果。恒阻錨索是因為恒阻器內的恒阻體與套筒產生相互摩擦作用,產生恒阻大變形,由于恒阻體的擠壓作用,套筒產生了橫向膨脹,從而實現(xiàn)宏觀上的NPR(Negative Poisson’s ratio)結構效應,因此恒阻錨索也稱為NPR錨索。針對木寨嶺隧道在建設期間出現(xiàn)的隧道圍巖大變形問題,探索高預緊力恒阻支護技術在隧道中的應用效果,本文依托木寨嶺隧道2#斜井,對其工程特征、變形機理進行分析,闡述了高預緊力恒阻錨索在深埋薄層板巖隧道中對圍巖的控制機理,針對隧道圍巖的非對稱性變形特征提出了非對稱高預緊力恒阻錨索支護...

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 問題的提出
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 板巖隧道圍巖力學特征及深埋軟巖隧道研究現(xiàn)狀
        1.2.2 軟巖隧道變形機理及控制技術研究現(xiàn)狀
        1.2.3 恒阻錨索支護體系研究現(xiàn)狀
        1.2.4 基于3DEC離散元的隧道圍巖變形數(shù)值分析研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的主要問題
    1.4 主要研究內容
    1.5 研究方法及技術路線
        1.5.1 研究方法
        1.5.2 技術路線
    1.6 本章小結
2 木寨嶺隧道2#斜井工程地質條件及圍巖工程特征
    2.1 工程概況
        2.1.1 地層巖性
        2.1.2 地質構造
        2.1.3 水文情況
    2.2 地應力特征
    2.3 巖體結構特征
    2.4 板巖巖性特征
        2.4.1 礦物成分分析
        2.4.2 基于點載荷強度實驗下的巖石強度
        2.4.3 巖石強度與節(jié)理面傾角
    2.5 本章小結
3 木寨嶺隧道2#斜井變形機理研究
    3.1 原支護方案
    3.2 隧道圍巖宏觀變形特征
        3.2.1 現(xiàn)場分段變形破壞綜述
        3.2.2 圍巖變形特征分析
    3.3 薄層狀板巖隧道結構力學模型及隧道圍巖變形主控因素分析
        3.3.1 薄層狀板巖隧道結構力學模型
        3.3.2 基于摩爾庫倫理論下的圍巖穩(wěn)定性分析
    3.4 薄層板巖隧道變形機理數(shù)值分析
        3.4.1 3DEC離散元軟件簡介
        3.4.2 數(shù)值模擬參數(shù)及模型
        3.4.3 數(shù)值模型建立
        3.4.4 不同節(jié)理傾角對隧道圍巖影響
        3.4.5 不同埋深條件對隧道圍巖影響
        3.4.6 圍巖吸水軟化對隧道圍巖影響
    3.5 本章小結
4 高預緊力恒阻錨索支護機制及數(shù)值模擬分析
    4.1 恒阻錨索特性實驗研究
        4.1.1 實驗設備
        4.1.2 實驗結果分析
    4.2 高預緊力恒阻錨索支護機制分析
        4.2.1 恒阻錨索對巖體所釋放能量的吸收
        4.2.2 高預緊力長短錨索相互作用下的巖體組合梁及懸吊作用
    4.3 高預緊力恒阻錨索與圍巖相互作用關系數(shù)值分析
    4.4 本章小結
5 高預緊力恒阻錨索支護控制方案及其實驗分析
    5.1 支護方案
    5.2 錨索支護控制模型試驗研究
        5.2.1 相似理論及相似材料
        5.2.2 實驗及監(jiān)測裝備
        5.2.3 實驗方案
        5.2.4 結果分析
    5.3 高預緊力恒阻錨索支護控制效果數(shù)值分析
        5.3.1 建立計算模型
        5.3.2 數(shù)值模擬結果分析
    5.4 本章小結
6 現(xiàn)場實測分析
    6.1 監(jiān)測目的及監(jiān)測內容
    6.2 測點布置
    6.3 監(jiān)測結果分析
    6.4 本章小結
7 結論與展望
    7.1 主要結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3824321