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节理地层隧道塌方演化规律的离散元研究
| 论文题名： | 节理地层隧道塌方演化规律的离散元研究 |
| 关键词： | 深埋隧道;节理岩体;塌方演化;力学特性;衬砌支护 |
| 摘要： | 这十年来，交通拥堵越来越成为大城市病中最突出的一个。各大城市为了缓解交通压力，竞相开发地下空间，隧道修建愈演愈烈。隧道工程中所遇到的情况愈发复杂，尤其是在节理发育地层中进行隧道开挖给施工带来了巨大的难度和风险。从大部分隧道工程事故原因调查来看，节理发育岩体的破坏是从不连续面扩展开始的，逐渐出现大的变形和位移，最后致使塌方发生。所以，探究节理岩体的力学特性对实际工程有着显著的帮助。 本文首先通过室内试验研究新鲜砂岩的强度变形特征以及人工预制节理面的抗剪强度，并研究了不同倾角节理面对新鲜砂岩强度变形特征的影响，然后利用颗粒流数值模拟软件PFC2D对新鲜砂岩的三轴压缩试验、节理面直剪试验以及不同倾角的节理砂岩的三轴压缩试验进行仿真模拟，建立新鲜砂岩及人工预制节理面宏细观参数间的对应关系，最后对节理地层深埋隧道的开挖过程进行模拟，研究了不同倾角节理对隧道围岩变形破坏特征的影响，并对开挖后衬砌支护的效果进行了定性分析。具体说来如下: ①通过岩石常规三轴压缩试验，获得完整砂岩的力学特性，为分析节理对完整砂岩力学特性的影响提供依据;通过节理面的直接剪切试验，获得节理面的力学特性，为分析节理存在对深埋隧道开挖围岩变形的影响提供依据;通过不同节理倾角砂岩的三轴压缩试验，获得不同节理倾角条件下砂岩的变形破坏规律，为分析不同倾角节理地层中隧道开挖后围岩的变形演化规律提供依据。 ②利用颗粒流数值模拟软件PFC2D开展一系列数值模拟试验，对上述室内试验进行仿真模拟，建立新鲜砂岩及人工预制节理面宏细观强度变形参数间的对应关系。 ③基于室内试验仿真模拟的结果，对节理地层深埋隧道的受力进行模拟，分析不同倾角节理地层中隧道围岩的变形破坏演化特征，并从细观机制解释了隧道垮塌的原因，通过对比有衬砌支护时隧道围岩的变形演化规律，表明衬砌对隧道围岩变形有明显的抑制作用，支护可保证隧道的安全。 |
| 作者： | 黄龙生 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 周杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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