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复合地层下TBM掘进的可掘性评价
| 论文题名： | 复合地层下TBM掘进的可掘性评价 |
| 关键词： | 隧道工程;复合地层;TBM施工;地质评价 |
| 摘要： | TBM集成了液压、机械、电气等诸多领域的高科技成果，提高了隧道施工效率，在隧道建设中运用越来越广泛。为了对TBM施工下的隧道进行工期估算、机械选型、工程经济效果评价，必须对TBM施工的适应性进行研究，尤其是在软岩硬岩均有分布的复合地层中，本文对复合地层下TBM施工的围岩可掘性评价方法进行了研究。 本研究主要内容包括：①在隧道工程开挖断面范围内或开挖延伸方向上，由两种或两种以上不同地层组成的称为复合地层，对于陡倾互层类型的复合地层，软岩和硬岩的厚度之比影响了地层的刚度和性质，将掌子面内的硬岩厚度与总厚度的比值定义为厚度比，进一步研究厚度比对掘进效率的影响，随着厚度比的增大，可掘性指数越大，岩体越难掘进。②当滚刀推力大于临界值时，岩石开始破碎，随着推力的增大，岩体破碎效率提高。但是对围岩的可掘性评价需要排除TBM运行参数，因此选取单位推力下的破岩速度为可掘性指数，并以此来表征岩体的可掘性，这样就排除了运行参数对TBM破岩效率的影响。③滚刀作用在岩石上，在压应力的作用下，滚刀下岩石破碎。将滚刀作用简化为一个集中荷载作用在岩石上，将软硬复合地层看做是一个横观各向同性的等效连续体，得出了软硬岩叠加时的等效刚度，求解出横观各向同性下的boussinesq解，给出滚刀作用下的岩体应力分布，以摩尔库伦为屈服准则，通过MATLAB编程，以此来求解岩体的屈服区域，地层的竖向应力呈现对称的应力泡状态，软岩和硬岩的状态出现分化。④通过复合地层下的boussinesq解，计算分析厚度比、岩体强度对破岩效率的影响。随着岩体强度的增大，岩体越难掘进，可掘性指数增大，并且与岩体强度呈现线性函数关系；随着厚度比的增大，即硬岩的成分越来越多，岩体越难掘进，可掘性指数增大，与厚度比呈现对数函数的关系。⑤运用离散元软件UDEC进行数值模拟，模拟厚度比、岩体强度、节理间距和节理夹角对掘进效率的影响，并与理论计算进行对比，归纳出多因素模型，模型从厚度比、岩体强度、节理间距和节理夹角四个方面对可掘性进行评价。勒奇山隧道和扎格罗斯隧道的现场数据表明，预测模型在评价因素对可掘性指标的影响趋势上具有一致性。评价模型精简了影响可掘性指标的因素，考虑了复合地层的要素，且采用线性的关系，更能反映出各个因素对可掘性的影响，使模型更加准确和简洁。 |
| 作者： | 相浩 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 许明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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