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太岳山隧道紫红色泥岩工程地质特性研究
| 论文题名： | 太岳山隧道紫红色泥岩工程地质特性研究 |
| 关键词： | 太岳山隧道;紫红色泥岩;岩石力学;工程地质;室内崩解试验;三轴压缩 |
| 摘要： | 太岳山隧道紫红色泥岩是该隧道穿过的主要岩层，与隧道工程联系紧密。该泥岩有着较为特殊的工程地质特性，为隧道的勘察和施工带来了诸多问题。因此，研究该紫红色泥岩的工程地质特性具有重要意义。 本文对太岳山隧道的基本概况进行了简要介绍，并通过室内崩解试验和三轴压缩试验得到了一些基本规律和力学参数，之后使用数值模拟软件对隧道开挖前后位移和应力的变化情况进行对比分析。 通过一系列崩解试验，考虑崩解作用时间、试样体积大小和干湿循环次数三个因素对试验结果的影响，得出紫红色泥岩崩解试验基本结论：（1）随崩解作用时间的增加，崩解量总体呈逐渐增大的趋势，但是风化程度依然是主导因素；（2）完整试块的体积大小对崩解作用有一定的影响，且崩解率随试样体积的增加逐渐减小；（3）干湿循环作用对试样的崩解过程影响显著，崩解量随着试样干湿循环次数的增加而增大。 利用RMT-301多功能电液伺服刚性试验机和GCTS ULT-100超声波测试系统对太岳山隧道紫红色泥岩进行三轴压缩试验，并分析了三轴压缩过程中应力-应变曲线特性。试验过程中采集声波数据进行声波特性分析，试验完成后对破裂形式进行分析，得到以下基本结论：（1）紫红色泥岩随围压的增大，峰值强度逐渐提高，残余强度逐渐增大。虽然部分岩样在给定围压下的峰值强度由于岩样内部不均匀裂隙的作用有所反常，但其残余强度与峰值强度的比值仍然是随着围压的增大而逐渐提高；（2）紫红色泥岩三轴压缩试验在围压高于2 MPa情况下，岩样被剪应力“剪坏”，且该破坏形式符合Mohr-Coulomb破坏准则，压缩破坏后实际破裂角与依据Mohr-Coulomb准则计算所得的角度相近；（3）该紫红色泥岩纵波波速变化与应力-应变曲线变化起伏规律基本一致，纵波波速随围压的升高而增大且变化幅度逐渐趋于平稳，纵波波速与试样峰值强度成正比关系。 运用数值模拟软件对隧道开挖进行模拟计算，通过对比开挖前后的隧道内应力和位移得出以下结论：（1）在隧道开挖后并未采取任何支护措施的情况下隧道顶部和底部出现较大的位移；（2）开挖前后隧道底部和两侧的应力状态改变程度较大，应力状态由原来的受压转变为受拉，若该拉应力超过了岩体抗拉强度值，就会导致隧道围岩的破坏、坍塌。 |
| 作者： | 黄灿灿 |
| 专业： | 土木工程·岩土工程 |
| 导师： | 谌文武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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