本文選題：隧道工程 + 高地應(yīng)力　； 參考：《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》2014年03期

【摘要】：巖體開挖后受擾動(dòng)而產(chǎn)生應(yīng)力重分布過程極其復(fù)雜,尤其是在不良地質(zhì)環(huán)境下更甚。對(duì)于地質(zhì)條件差、地應(yīng)力為高~極高的軟弱圍巖,其結(jié)構(gòu)受力大小與受力特征對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全尤為重要。針對(duì)目前研究中存在的問題,結(jié)合工程中出現(xiàn)的問題和實(shí)際需求,以高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下的關(guān)角隧道、木寨嶺隧道等工程為背景,通過地應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、理論研究與數(shù)值分析,對(duì)高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制進(jìn)行研究。主要進(jìn)行以下幾方面的研究工作:(1)在中國(guó)地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上,統(tǒng)計(jì)得到我國(guó)青藏地區(qū)平均水平地應(yīng)力與垂直地應(yīng)力的比值隨深度變化的分布曲線。(2)采用水壓致裂法進(jìn)行蘭渝線天池坪隧道和兩水隧道地應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。在此基礎(chǔ)上,分析隧道所處的原始高地應(yīng)力水平及隧道開挖后的地應(yīng)力分布規(guī)律;采用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了木寨嶺、天池坪等隧道的宏觀地應(yīng)力場(chǎng)拓展分析,獲得地應(yīng)力的宏觀分布形態(tài)與特點(diǎn)。(3)針對(duì)現(xiàn)有本構(gòu)關(guān)系,對(duì)高地應(yīng)力軟巖尚不具有廣泛代表性和卡斯特耐爾公式無(wú)法直接計(jì)算出在塑性區(qū)范圍不同發(fā)展過程對(duì)應(yīng)的塑性形變壓力的問題,以原巖應(yīng)力和隧道容許位移(或支護(hù)后實(shí)際量測(cè)位移)為出發(fā)點(diǎn),采用巖體軟化"直 曲 直"模型,推導(dǎo)了隧道形變壓力計(jì)算公式。(4)利用臺(tái)階法開挖中存在的空間效應(yīng)和改進(jìn)的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)位移以及多項(xiàng)式擬合預(yù)測(cè)方法,提出兩類在高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下使用開挖應(yīng)力釋放率模型的方法。通過在關(guān)角隧道和木寨嶺隧道大戰(zhàn)溝斜井高地應(yīng)力軟巖地段的應(yīng)用,探討其結(jié)構(gòu)荷載與應(yīng)力釋放規(guī)律,其結(jié)果得到三維數(shù)值分析的驗(yàn)證。(5)為驗(yàn)證卡斯特耐爾擴(kuò)展公式合理性,基于參數(shù)全過程變化的應(yīng)變軟化FLAC3D三維數(shù)值模型,模擬木寨嶺隧道正洞高地應(yīng)力軟巖地段隧道開挖支護(hù)過程。三維數(shù)值結(jié)果與卡斯特耐爾擴(kuò)展公式計(jì)算結(jié)果吻合,進(jìn)一步證明該公式在高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下應(yīng)用的可靠性、適用性。在統(tǒng)計(jì)青藏地區(qū)地應(yīng)力分布規(guī)律基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和拓展分析,準(zhǔn)確獲得高地應(yīng)力軟巖隧道位置原始地應(yīng)力,為研究圍巖壓力和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制提供依據(jù)。在原始地應(yīng)力基礎(chǔ)上,結(jié)合理論分析和數(shù)值仿真,獲得高地應(yīng)力軟巖隧道的圍巖壓力計(jì)算方法和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)以下4個(gè)方面:(1)統(tǒng)計(jì)分析得到我國(guó)青藏地區(qū)平均水平地應(yīng)力與垂直地應(yīng)力的比值隨深度變化的分布曲線�？偨Y(jié)出青藏地區(qū)地應(yīng)力分布規(guī)律與特點(diǎn),為判別該區(qū)域地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果的合理性提供依據(jù)。(2)針對(duì)高地應(yīng)力條件下軟巖隧道大變形問題,引入巖體軟化"直 曲 直"模型,推導(dǎo)出適用于高地應(yīng)力軟巖隧道基于原巖應(yīng)力和隧道位移的隧道形變壓力計(jì)算公式。(3)提出2種在高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下使用開挖應(yīng)力釋放率模型的方法。(4)為在三維數(shù)值分析中反映軟弱圍巖參數(shù)隨坑道變形而不斷變化的特性,引入?yún)?shù)全過程變化的應(yīng)變軟化模型,利用FLAC3D軟件驗(yàn)證卡斯特耐爾擴(kuò)展公式應(yīng)用于高地應(yīng)力軟巖隧道的可靠性和適用性。
[Abstract]:宀╀綋寮，

本文編號(hào)：2060396