【摘要】：由于膨脹性軟弱圍巖存在膨脹性、崩解性、流變性、易擾動性等特點,加之在構(gòu)造應(yīng)力的影響下,使得隧道在施工開挖后圍巖出現(xiàn)大變形偏壓現(xiàn)象,不僅對圍巖穩(wěn)定性造成破壞,同時伴隨著施工過程中對支護結(jié)構(gòu)造成整體破壞。論文依托臥佛山隧道工程,通過現(xiàn)場監(jiān)測,室內(nèi)模型試驗,理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對膨脹性軟巖隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)受力變形特征進行研究。1.通過對隧道圍巖大變形定義、類型、界定、發(fā)生機制及影響因素方面的研究,對在特定地質(zhì)條件下,圍巖與支護結(jié)構(gòu)變形特征進行理論分析,并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測資料,分析得到高地應(yīng)力條件下軟巖大變形偏壓隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)變形特征。2.為研究圍巖與支護結(jié)構(gòu)施工力學(xué)效應(yīng),基于對初始地應(yīng)力場及圍巖壓力理論的分析,對工程實用計算方法獲得圍巖壓力存在的缺陷進行論述,并對采用工程實用計算方法獲得圍巖壓力與工程現(xiàn)場獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)存在的差異進行分析,推導(dǎo)得到了彈塑性狀態(tài)下深埋軟弱圍巖在線性摩爾-庫倫強度準(zhǔn)則及非線性Hoek-Brown強度準(zhǔn)則下塑性區(qū)應(yīng)力狀態(tài)、塑性區(qū)半徑及塑性區(qū)位移。3.通過圍巖與支護結(jié)構(gòu)相互作用機理,分析地層特征曲線與支護特征曲線在u-p_i坐標(biāo)平面上不同組合,得到在接近地層特征曲線最低點隧道開挖一段時間后采用柔性支護最為合理。結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),由大變形偏壓隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)受力特征可知,支護時機及支護剛度選擇不合理對支護結(jié)構(gòu)造成嚴重破壞。4.采用地質(zhì)力學(xué)模型試驗,對軟巖偏壓隧道進行試驗研究,在不同側(cè)壓力條件下,將圍巖與支護結(jié)構(gòu)沿軸心進行旋轉(zhuǎn)以模擬偏壓現(xiàn)象,通過模型相似比確定模型試驗圍巖大變形判定標(biāo)準(zhǔn),并通過圍巖變形、圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)接觸壓力以及襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析,了解軟巖偏壓條件下圍巖與支護結(jié)構(gòu)受力變形規(guī)律,得到在偏壓條件下隧道施工重點監(jiān)控部位。5.通過數(shù)值分析,選用摩爾-庫倫彈塑性本構(gòu)模型,模擬現(xiàn)場采用臺階法施工時,在一定水平構(gòu)造應(yīng)力條件下,對圍巖與支護結(jié)構(gòu)受力變形特征進行分析,得出圍巖條件及水平構(gòu)造應(yīng)力對圍巖與支護體系的影響關(guān)系,并分析位移變形及塑性區(qū)分布特征。結(jié)果表明在大變形偏壓條件下,支護結(jié)構(gòu)受力變形在仰拱及側(cè)壁處最為明顯,并在圍巖較好一側(cè)對支護施加一定壓應(yīng)力,對支護造成破壞。6.對復(fù)雜圍巖條件下圍巖應(yīng)力的彈塑性分析,提出大變形偏壓隧道設(shè)計理念及支護結(jié)構(gòu)基本要求。通過復(fù)合型聯(lián)合支護以及2層初支體系對大變形偏壓隧道的圍巖穩(wěn)定作用進行模擬分析。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U451.2
【圖文】：

表 2.1 軟質(zhì)巖按堅硬程度等級劃分表定性值單軸飽和抗壓強度(MPa)定性鑒定 代表性巖石較軟巖 15＜c ≤30錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎；浸水后，指甲可刻出印痕1.強風(fēng)化的極硬巖；2.弱風(fēng)化的硬巖；3.未風(fēng)化～微風(fēng)化的凝灰?guī)r、千枚巖、砂質(zhì)軟巖 5＜ ≤15錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后，手可掰開1.強風(fēng)化的堅硬巖；2.弱風(fēng)化～強風(fēng)化的硬巖；3.弱風(fēng)化的較軟巖；4.未風(fēng)化的泥巖等；5.遇水軟化巖石：云母片巖、炭質(zhì)板巖極軟巖 ≤5錘擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成團1.全風(fēng)化的各種巖石；2.各種半成巖的巖石：第三系砂巖、泥巖等；3.第四系各種成因堆積物：如黃土、黏土、砂土、粉土、碎石土等；4.遇水軟化或膨脹型巖石：膨脹土

表 2.1 軟質(zhì)巖按堅硬程度等級劃分表定性值單軸飽和抗壓強度(MPa)定性鑒定 代表性巖石較軟巖 15＜c ≤30錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎；浸水后，指甲可刻出印痕1.強風(fēng)化的極硬巖；2.弱風(fēng)化的硬巖；3.未風(fēng)化～微風(fēng)化的凝灰?guī)r、千枚巖、砂質(zhì)軟巖 5＜ ≤15錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后，手可掰開1.強風(fēng)化的堅硬巖；2.弱風(fēng)化～強風(fēng)化的硬巖；3.弱風(fēng)化的較軟巖；4.未風(fēng)化的泥巖等；5.遇水軟化巖石：云母片巖、炭質(zhì)板巖極軟巖 ≤5錘擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成團1.全風(fēng)化的各種巖石；2.各種半成巖的巖石：第三系砂巖、泥巖等；3.第四系各種成因堆積物：如黃土、黏土、砂土、粉土、碎石土等；4.遇水軟化或膨脹型巖石：膨脹土

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 焦鍵;周翔;張志桓;陳忠平;;聚亞胺膠脂材料在東峽煤礦圍巖加固及防堵水中的應(yīng)用[J];煤;2008年11期

2 夏勇;;淺談隧道圍巖加固及換拱施工技術(shù)[J];河北交通科技;2010年02期

3 谷拴成;周攀;黃榮賓;;巷道加固體圍巖力學(xué)特征分析[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2018年05期

4 闕壽洪;;高壓旋噴樁在隧道圍巖加固中的應(yīng)用[J];公路交通技術(shù);2009年02期

5 赫愛敏;;隧道圍巖加固技術(shù)[J];青海交通科技;2010年01期

6 昝月穩(wěn);吳自謀;;蠕動地層增建二線隧道圍巖注漿加固技術(shù)[J];西鐵科技;1998年04期

7 孫志勇;張鎮(zhèn);郭相平;丁自偉;;大埋深多次擾動大斷面失穩(wěn)煤巷圍巖加固技術(shù)[J];煤炭工程;2016年11期

8 吳峰;;隧道圍巖加固及滲漏水處理方案[J];黑龍江交通科技;2018年09期

9 張杰;;六家煤礦北翼運輸大巷圍巖注漿加固及底板組合錨索[J];價值工程;2014年35期

10 谷拴成;周攀;黃榮賓;孫魏;;錨桿-圍巖承載結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2018年08期

相關(guān)會議論文 前2條

1 孔琳;胡細文;鄭長江;周宏偉;;巷道圍巖加固的影響因子矩陣分析[A];北京力學(xué)會第18屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

2 王艷斌;;顧橋礦深部高應(yīng)力沿空掘巷圍巖強化控制技術(shù)[A];第六屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊帆;膨脹性軟巖隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)受力變形特征研究[D];長安大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 胡文亮;淺埋隧道抗震特性能量法研究[D];重慶交通大學(xué);2011年

2 夏添;黃土隧道支護方法對其穩(wěn)定性影響研究[D];鄭州大學(xué);2012年

3 朱玉婷;梅山鐵礦深部巖體力學(xué)參數(shù)反演及硐室圍巖穩(wěn)定性研究[D];華東交通大學(xué);2013年

本文編號：2722866