【摘要】：廣泛存在的層狀巖體由于自身結構的各向異性,復雜多變的破壞模式,因此對其地質體內洞室圍巖的穩(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界關注的重要課題。本文以忠萬高速東橋隧道為工程背景,建立層狀巖體結構的隧道模型,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)化設計研究。由于相關文獻多側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;由于東橋隧道設計為分離式隧道,且兩隧道設計線間距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,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 所示的轉換，定義基準面 xOy 平面 y 軸正方 平面內投影線間的夾角為 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，此時支護結構將承著不對稱壓力。
【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】

相關期刊論文 前10條

1 李斌;許夢國;劉艷章;王平;;三軸條件下完整巖石Hoek-Brown強度準則的改進[J];采礦與安全工程學報;2015年06期

2 卓莉;何江達;謝紅強;肖明礫;;基于Hoek-Brown準則確定巖石材料強度參數(shù)的新方法[J];巖石力學與工程學報;2015年S1期

3 謝良濤;嚴鵬;范勇;盧文波;陳明;周創(chuàng)兵;;鉆爆法與TBM開挖深部洞室誘發(fā)圍巖應變能釋放規(guī)律[J];巖石力學與工程學報;2015年09期

4 吳順川;耿曉杰;高永濤;趙國軍;李健;嚴瓊;;基于廣義Hoek-Brown準則的隧道縱向變形曲線研究[J];巖土力學;2015年04期

5 吳創(chuàng)周;石振明;付昱凱;楊林德;李秋實;;綠片巖各向異性蠕變特性試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2014年03期

6 蘇永華;何新亮;羅正東;;基于強度折減法的隧道圍巖穩(wěn)定性研究[J];水文地質工程地質;2014年01期

7 徐敬賓;楊春和;吳文;郭印同;王磊;;頁巖力學各向異性及其變形特征的試驗研究[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2013年04期

8 左雙英;葉明亮;唐曉玲;續(xù)建科;史文兵;;層狀巖體地下洞室破壞模式數(shù)值模型及驗證[J];巖土力學;2013年S1期

9 王洋;劉貴有;琚遠航;吳洪濤;楊鋒;;雅克夏雪山隧道涌水涌碴防治研究[J];西南公路;2013年02期

10 霍玲;;高寒高海拔隧道施工機械配套技術[J];山西建筑;2013年05期

相關博士學位論文 前2條

1 吳渤;層狀巖體隧道圍巖擾動區(qū)演化與錨固機理研究[D];中國地質大學;2016年

2 曾杰;深埋硬巖隧道圍巖穩(wěn)定性研究[D];重慶大學;2011年

相關碩士學位論文 前8條

1 崔智昊;張涿高速公路隧道圍巖穩(wěn)定性評價與支護對策研究[D];長安大學;2016年

2 王和平;層狀反傾向巖質邊坡破壞機理研究[D];長安大學;2015年

3 蔡靜森;均質等厚反傾層狀巖質邊坡傾倒變形機理研究[D];中國地質大學;2013年

4 伍冬;山嶺隧道圍巖壓力計算方法及其適用性研究[D];北京交通大學;2012年

5 何曉東;軟巖隧道圍巖穩(wěn)定性與塌方處置措施分析[D];長安大學;2009年

6 尹建軍;隧道開挖的空間效應規(guī)律及其應用[D];湖南大學;2009年

7 張輝;高速公路隧道施工階段圍巖動態(tài)分級系統(tǒng)研究[D];長沙理工大學;2007年

8 冷景巖;順傾層狀巖石路塹邊坡失穩(wěn)與加固的應用研究[D];鐵道部科學研究院;2005年

本文編號：2704275