本文關(guān)鍵詞： Hoek-Brown準(zhǔn)則 圍巖松動圈 二次正交組合試驗(yàn) 可拓理論 擾動參數(shù)D　出處：《湖南科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隧道開挖后，，初次噴層和二襯襯砌的厚度視圍巖而定，實(shí)際施工中往往具有保守性。如何更為精準(zhǔn)的確定支護(hù)襯砌厚度，可明顯節(jié)約資源，減少施工時(shí)間，加快施工進(jìn)度。松動圈理論認(rèn)為可由圍巖松動圈的厚度值確定隧道支護(hù)參數(shù)。近些年，學(xué)者們所得到松動圈厚度值均為經(jīng)驗(yàn)或近似公式，研究過程所考慮的因素為隧道的地應(yīng)力、埋深和巖體強(qiáng)度等，而沒有考慮圍巖卸荷擾動后巖體的節(jié)理風(fēng)化情況、節(jié)理間距、以及爆破損傷等情況。 圍巖松動圈厚度值可根據(jù)Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則推導(dǎo)，但Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則中對地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)GSI和擾動參數(shù)D的選取沒有明確參考資料，工程實(shí)際中選取模糊。本文結(jié)合理論分析、現(xiàn)場測試等多種手段，討論了施工擾動對巖體的影響以及在實(shí)際工程中應(yīng)如何考慮，提出了基于可拓理論的擾動參數(shù)D的取值方法，并將改進(jìn)后擾動參數(shù)應(yīng)用于松動圈理論計(jì)算。本文主要研究內(nèi)容如下： (1)基于二次正交試驗(yàn)法對圍巖松動圈的影響因素進(jìn)行了分析。圍巖松動圈的形成實(shí)質(zhì)是松動圈內(nèi)圍巖產(chǎn)生碎脹變形，碎脹變形是圍巖卸荷擾動產(chǎn)生的松動與破壞，其影響因素包括地下水、地應(yīng)力、以及其它地質(zhì)力學(xué)指標(biāo)如霍克布朗參數(shù)等。本文采用二次正交組合試驗(yàn)的4因素5水平試驗(yàn)方案，并結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)，按照組合設(shè)計(jì)表進(jìn)行了17次野外試驗(yàn)。經(jīng)過計(jì)算分析得出影響因素的顯著性由高至低分別為：霍克布朗參數(shù)S、霍克布朗參數(shù)M、霍克布朗參數(shù)S和霍克布朗參數(shù)M的交互作用、隧道埋深。 (2)為了更真實(shí)地反映巖體的擾動程度，既考慮工程巖體中圍巖級別和爆破因素對松動圈的擾動影響，也結(jié)合《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》中的巖體完整性指標(biāo)Kv和超聲波探測技術(shù)來確定擾動參數(shù)D。根據(jù)圍巖的實(shí)際擾動特點(diǎn)，基于可拓學(xué)理論，建立了Hoek-Brown準(zhǔn)則擾動參數(shù)D的物元模型，并引入熵權(quán)法分析了擾動指標(biāo)的權(quán)重。 (3) Hoek-Brown準(zhǔn)則對于擾動參數(shù)D的參考取值具有模糊性和離散性，基于可拓原理，在物元模型的理論基礎(chǔ)上，綜合考慮爆破損傷、卸荷情況、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度和圍巖級別四個(gè)擾動程度影響因子，確定了擾動參數(shù)D的取值參考范圍，為考慮巖體擾動程度的參考提供有效依據(jù)。 (4)運(yùn)用改進(jìn)的巖體擾動參數(shù)D，結(jié)合隧道圍巖的其他參數(shù)，計(jì)算得到隧道圍巖的松動圈理論厚度值，并應(yīng)用聲波測試對隧道的松動圈厚度值進(jìn)行了測試，并與理論值進(jìn)行了對比。結(jié)果表明：以物元模型為基礎(chǔ)所改進(jìn)的擾動參數(shù)D所計(jì)算得到的松動圈理論值與實(shí)測值基本一致，驗(yàn)證了理論解的可靠性。
[Abstract]:After the tunnel excavation, the thickness of the first jetting layer and the second liner lining depends on the surrounding rock, and it is often conservative in the actual construction. How to determine the thickness of the supporting lining more accurately, can obviously save resources and reduce the construction time. In recent years, the loosening circle thickness obtained by scholars are all empirical or approximate formulas. The factors taken into account in the study are the ground stress, buried depth and rock mass strength of the tunnel, but the joint weathering, joint spacing and blasting damage of the rock mass after unloading and disturbance of surrounding rock are not taken into account. The thickness of loosening zone of surrounding rock can be deduced according to Hoek-Brown strength criterion. However, there is no clear reference for the selection of geological intensity index GSI and disturbance parameter D in Hoek-Brown strength criterion, and the selection is fuzzy in engineering practice. In this paper, the influence of construction disturbance on rock mass and how to consider it in practical engineering are discussed, and the method of determining disturbance parameter D based on extension theory is put forward. The improved disturbance parameters are applied to the calculation of loosening circle theory. The main contents of this paper are as follows: 1) based on the quadratic orthogonal test, the influencing factors of the loosening zone of surrounding rock are analyzed. The essence of the formation of the loosening circle of surrounding rock is that the surrounding rock in the loosening zone produces dilatation and deformation. Dilatation deformation is the loosening and destruction of surrounding rock caused by unloading disturbance, and its influencing factors include groundwater and in-situ stress. And other geomechanical indexes, such as HawkBrown parameter, etc. In this paper, we adopt four factors and five levels test scheme of quadratic orthogonal combination test, and combine with ground penetrating radar. According to the combined design table, 17 field tests were carried out. The results showed that the significance of the influencing factors from high to low were: HawkBrown parameter Sand HawkBrownian parameter M. The interaction between the HawkBrownian parameter S and the HawkBrownian parameter M is the depth of the tunnel. 2) in order to reflect the disturbance degree of rock mass more truthfully, the influence of rock mass level and blasting factors on the disturbance of loosening zone is considered. The disturbance parameter D is determined by using the integrality index Kv of engineering rock mass classification standard and ultrasonic detection technology. According to the actual disturbance characteristics of surrounding rock mass, the extension theory is used. The matter-element model of disturbance parameter D of Hoek-Brown criterion is established, and the weight of disturbance index is analyzed by entropy weight method. The Hoek-Brown criterion is fuzzy and discrete to the reference value of disturbance parameter D. Based on the extension principle and the theory of matter-element model, blasting damage is considered synthetically. The unloading condition, the development degree of structure plane and the disturbance degree of surrounding rock are four influencing factors, and the reference range of disturbance parameter D is determined, which provides an effective basis for considering the disturbance degree of rock mass. 4) using the improved rock disturbance parameter Dand other parameters of tunnel surrounding rock, the theoretical thickness of loosening circle of tunnel surrounding rock is calculated, and the thickness of loosening circle of tunnel is tested by acoustic wave test. The results show that the theoretical values calculated by the improved disturbance parameter D based on the matter-element model are in good agreement with the measured values, and the reliability of the theoretical solution is verified.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U451.2

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本文編號：1483565