水平層狀巖體是一種典型的具有層狀構(gòu)造的沉積巖,廣泛分布于我國(guó)西南、華中以及陜北地區(qū)。當(dāng)隧道穿過(guò)水平層狀巖體時(shí),極易出現(xiàn)隧道拱部離層、頂板彎折、嚴(yán)重超挖,甚至坍塌等工程事故。本文通過(guò)對(duì)水平層狀巖體破壞機(jī)理的研究,建立了不同層間粘結(jié)強(qiáng)度隧道頂板的力學(xué)模型,并采用離散單元法數(shù)值模擬研究了水平層狀圍巖隧道的穩(wěn)定性,大致定量地給出了層間粘結(jié)強(qiáng)度的判定標(biāo)準(zhǔn),最后依托某高速公路隧道工程,驗(yàn)證了隧道頂板力學(xué)模型和層間粘結(jié)強(qiáng)度判定方法的正確性。具體結(jié)論如下:（1）按照水平層狀巖體層間介質(zhì)粘結(jié)強(qiáng)度的不同,將水平層狀圍巖隧道頂板力學(xué)模型分為弱粘結(jié)強(qiáng)度頂板力學(xué)模型、中粘結(jié)強(qiáng)度頂板力學(xué)模型、強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)度頂板力學(xué)模型三種。并采用巖梁模型計(jì)算得到三種不同頂板力學(xué)模型關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和撓度的計(jì)算公式。（2）采用UDEC數(shù)值模擬軟件進(jìn)行水平層巖隧道拱頂豎向位移正交試驗(yàn),得到層間介質(zhì)力學(xué)參數(shù)中的六個(gè)因素對(duì)水平層狀圍巖隧道豎向位移影響的主次關(guān)系為:法向剛度>內(nèi)摩擦角>切向剛度>粘聚力=抗拉強(qiáng)度>剪脹角。并根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果,得到隨著層間法向剛度和內(nèi)摩擦角的增大,水平層狀圍巖隧道拱頂豎向位移逐漸減小。（3... 

【文章來(lái)源】：西安工業(yè)大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1層狀巖體的形成

1 緒論1 緒 論1.1 研究背景地球表面的巖體大多是由母巖經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝落、搬運(yùn)、沉積和成巖作用而形成的沉積巖[1]（如圖 1.1 所示）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種因沉積作用形成的巖體在陸地上出露的面積約占 75%，主要分布在我國(guó)西南、華中以及陜北地區(qū)。沉積巖具有典型的層狀構(gòu)造，未受地質(zhì)作用時(shí)一般呈水平狀分布（如圖 1.2 所示），在地質(zhì)構(gòu)造作用下會(huì)出現(xiàn)傾斜、直立、甚至翻轉(zhuǎn)。層狀巖體在漫長(zhǎng)的成巖時(shí)期內(nèi)，由于周圍地質(zhì)環(huán)境的劇烈變化，導(dǎo)致各層巖體巖性和力學(xué)性質(zhì)差異顯著，突出表現(xiàn)在變形和強(qiáng)度上具有明顯的各向異性[2]。

4 水平層狀圍巖隧道穩(wěn)定性研究以上 25 組模型對(duì)應(yīng)的層間力學(xué)參數(shù)為數(shù)值模擬中的變量，模型中的其余參數(shù)保持一致。隧道的變形最直觀的反應(yīng)就是隧道的位移，故本正交試驗(yàn)方案以關(guān)鍵點(diǎn)隧道拱頂沉降與隧道底部隆起之和作為判別各個(gè)變量的依據(jù)。最后，將此 25 組數(shù)據(jù)帶入到 UDEC 數(shù)值模擬軟件中進(jìn)行計(jì)算。4.3.2 數(shù)值模擬計(jì)算及結(jié)果分析采用之前選取的各個(gè)參數(shù)和層間結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)正交方案表的層間參數(shù)，編輯 fish 語(yǔ)言，在 UDEC 中調(diào)用該命令。在模型加載的初始階段，在應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件的約束下，模型會(huì)自動(dòng)加載到初始平衡狀態(tài)，該狀態(tài)即是巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)。同時(shí)記錄最大不平衡應(yīng)力，并位移清零，消除初始應(yīng)力對(duì)位移產(chǎn)生的影響。然后再調(diào)用開(kāi)挖命令和循環(huán)命令，模擬隧道開(kāi)挖過(guò)程中，隧道圍巖的變形情況。建立的數(shù)值模型輪廓圖和初始平衡狀態(tài)圖如圖 4.1 和圖 4.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：2951157