【摘要】：廣泛存在的層狀巖體由于自身結(jié)構(gòu)的各向異性,復雜多變的破壞模式,因此對其地質(zhì)體內(nèi)洞室圍巖的穩(wěn)定問題的解決一直是巖土工程界面臨的挑戰(zhàn),對其穩(wěn)定性的研究也是學術(shù)界關(guān)注的重要課題。本文以忠萬高速東橋隧道為工程背景,建立層狀巖體結(jié)構(gòu)的隧道模型,并采用有限差分方法模擬該隧道進口段(順傾開挖)和出口段(反傾開挖)的圍巖穩(wěn)定情況以及順傾開始段的錨桿支護方位角度的優(yōu)化設(shè)計研究。由于相關(guān)文獻多側(cè)重對層狀巖體順傾及反傾邊坡的穩(wěn)定性及破壞模式的研究、或開挖隧道與巖層走向平行及與走向無關(guān)時各種因素對隧道圍巖穩(wěn)定性及支護的研究,本論文則從另一視角即當開挖隧道軸線與巖層傾向平行時的圍巖穩(wěn)定性進行分析。(1)定義當隧道開挖方向與巖層傾向方向一致時為順傾開挖,反之為反傾開挖,其力學模型可采用懸臂組合梁進行分析,對于同一埋深處的隧道拱頂,順傾開挖時比反傾開挖時需要的抗剪強度更大,在同一層面處,順傾開挖相較于反傾開挖更易于發(fā)生沿層面的剪切滑移。(2)采用有限差分法進行數(shù)值模擬,得到各個斷面的的應力場、位移場和塑性區(qū)范圍的模擬結(jié)果,并分析得出順傾開挖時掌子面臨空方向隧道圍巖的應力集中程度、位移變形量和塑性區(qū)范圍均比反傾開挖時的大;由于東橋隧道設(shè)計為分離式隧道,且兩隧道設(shè)計線間距22m,即兩隧道間凈距不小于1.0D,因此兩隧道間夾巖的塑性區(qū)還未貫通,隧道兩洞之間影響較小。(3)從現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)可得出,進口順傾開挖段的圍巖變形量較出口反傾開挖段的大。掌子面通過監(jiān)測里程斷面后,該斷面隨著掌子面的推進其圍巖變形也呈現(xiàn)出快速發(fā)展、變形緩慢、趨于穩(wěn)定幾個階段,且不管何種開挖方向,在掌子面后方約2~2.84倍洞徑處圍巖變形量已無明顯增加。(4)針對東橋隧道進口段隧道圍巖的變形特點,對順傾開挖時的錨桿支護方位角度進行優(yōu)化設(shè)計研究,通過數(shù)值模擬并分析各優(yōu)化方案下隧道圍巖及初襯位移、錨桿受力情況得出:當錨桿打入的角度不同對開挖引起的圍巖位移及應力有較大影響,當打入方位偏向傾向一側(cè),且角度垂直于巖層層面時即巖層層面法向錨桿的錨固效果最好,其次為豎直錨桿;當錨桿打入方位為反傾側(cè)且偏離垂直巖層方向的角度越大時的錨固效果越差。
【圖文】：

A、B、C、D、G1、G2的表達式如下：E1、、μ1-層面切向彈性模量（Ｐａ）、剪切模量（Ｐａ）、泊、μ2-層面法向彈性模量（Ｐａ）、剪切模量（（Ｐａ）、泊松系進行如圖 2.7 所示的轉(zhuǎn)換，定義基準面 xOy 平面 y 軸正方 平面內(nèi)投影線間的夾角為 α，且沿著傾向逆時針為正方向；的夾角為層面傾向角 β。則矩陣[De]進行相應的轉(zhuǎn)換后計算

圖 1.2 水平層狀巖體中的隧道頂破壞以及錨固后的隧道洞頂Fig 1.2Roof failure in horizontal layered rock mass and the tunnel roof after anchor②緩傾層狀巖體隧道破壞機制在緩傾斜巖層中挖掘隧道時，需要考慮隧道軸線與巖層走向間的夾角。①當者之間的相互垂直時，開挖的隧道壁可保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，，而隧道拱頂會因為為因素造成層面間相互切割，使得圍巖在重力作用 下易發(fā)生楔形體塊體掉落（1.3）；②但兩者之間相互平行時（圖 1.4），在隧道拱頂同樣會發(fā)生楔形體塊體落，且當巖層傾角大于摩擦角時更易發(fā)生整體向下的滑移，此時支護結(jié)構(gòu)將承著不對稱壓力。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U452.12

【參考文獻】

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本文編號：2704275