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高地应力软岩隧道掌子面前方岩体变形规律研究
| 论文题名： | 高地应力软岩隧道掌子面前方岩体变形规律研究 |
| 关键词： | 高地应力;软岩隧道;开挖支护;变形监测 |
| 摘要： | 开发深部空间是隧道及地下工程未来发展的必然趋势。随着“岩土控制变形分析法”的提出，隧道掌子面前方岩体的变形越来越受到设计与研究人员的重视。高地应力软岩隧道由于埋深大、地质条件复杂，掌子面前方岩体的变形监测困难；目前，对其变形规律的研究还较少。因此，本文用模型试验的方法研究高地应力软岩隧道掌子面前方岩体的变形规律，并根据所得的变形特征用三维数值模拟的方法比选出较适合于高地应力软岩隧道的开挖支护方式。主要研究工作与结论如下： （1）以黄土、石膏、石英砂、水泥和水为原料，用正交试验法安排各组料的不同配比进行了试验，配置出了软岩相似材料，材料的物理力学参数较好地符合了模拟实际工程所应满足的相似条件。 （2）采用能够实现三向加载的模型试验箱对相似地质体进行三向加载，以此来模拟岩体的高地应力状态。在模拟隧道开挖时对岩体应力及变形进行了实时监测，分析得出了隧道掌子面前方岩体及围岩的变形规律。 （3）从模型试验所得岩体变形规律可以看出，高地应力软岩隧道掌子面前方0.5倍洞径范围内隧道超前变形较大，隧道2/3左右的超前变形在该段内发生；其中核心岩体的挤出变形是隧道超前变形中变形值最大的部分。因此，要较合理地控制隧道的超前变形就必须对掌子面前方0.5倍洞径范围内的核心岩体进行预加固。 （4）为了研究加固掌子面前方0.5倍洞径范围内核心岩体对隧道岩体变形、围岩应力分布及衬砌受力的影响，用FLAC3D对选取的3种不同开挖支护方式下的隧道施工进行了三维数值模拟。 （5）高地应力软岩隧道的施工应允许核心岩体在合理的范围内充分地变形。通过核心岩体充分的挤出变形，隧道围岩预收敛才可以得到充足的发展空间，围岩应力才能通过释放和转移的方式重分布；这不但有利于承载拱的形成，而且使得围岩应力分布更为合理。当挤出变形受到严格限制后，围岩应力会向洞周集中，造成洞周较大范围围岩产生严重的挤压破坏，围岩失去自稳能力、变形过大，隧道稳定性难以控制。 |
| 作者： | 薛智文 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 赵德安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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