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顺层岩质边坡对隧道洞口段支护结构稳定性影响研究
| 论文题名： | 顺层岩质边坡对隧道洞口段支护结构稳定性影响研究 |
| 关键词： | 隧道洞口;顺层岩质;支护结构;稳定性分析 |
| 摘要： | 随着我国交通建设事业的高速发展，受困于地形、地质条件，公路隧道穿越山体斜坡地段十分常见。而隧道洞口段的山体表层，往往都为堆积土层或受风化程度较大的岩层，所以其内部围岩较破碎、自稳能力差。在不同的节理参数和产状变化的情况下，洞口段的岩质边坡内部的变形场和应力场都将随之重新分布，甚至出现应力集中情况。在边坡出现稳定性降低或失稳之后，下滑推力将变大，那么作用在隧道支护结构上的力也将变大，隧道支护结构的稳定性就会受到影响。本文结合重庆中梁山隧道扩容改造工程，运用数值模拟、理论推导、现场实测等手段，开展了顺层岩坡对洞口段支护结构稳定性影响研究。首先，介绍了极限平衡理论和顺层岩坡稳定性研究现状，再结合三维离散元软件3DEC算例，确定顺层坡体内的变形规律。其次，利用三维离散元软件3DEC计算了开挖后坡体内围岩、洞口段隧道支护结构的位移和应力状态，讨论了不同节理参数对隧道洞口段支护结构的影响。最后，基于以上研究结论提出了边坡加固措施和支护结构加固建议方案。 本研究主要内容包括：①结合前人的研究，根据顺层边坡与隧道位置关系，定义了两种情况:正交关系----顺层节理面倾向与隧道轴线垂直;平行关系----顺层节理面倾向与隧道轴线平行;并分析了两种位置关系下隧道衬砌支护的受力模式。②通过三维离散元软件3DEC计算分析，得出了以下结论:平行关系条件下，节理摩擦角减小（20°以下）对隧道结构稳定性影响较大，主要使洞口段衬砌应力受拉区和位移量变大;洞口段围岩级别越高（岩体越完整），其对下方的隧道结构影响越小;节理刚度的改变对隧道衬砌稳定性影响有限;节理倾角越小，隧道衬砌受影响越大;运用弹性地基梁理论和数值模拟比较得出平行关系下隧道纵向变形在进洞25m～55m范围最大;还推导了洞门挡墙的稳定性验算公式。③正交关系条件下:该隧道与顺坡堆积体的距离在18m（即1.5倍洞径）以内时，滑坡堆积体对隧道开挖影响较大;且在上述范围内时，隧道底板中部应力集中，除底板外，衬砌受最大拉应力值出现在拱部，且小于极限抗拉强度值;模拟上部堆积体滑坡后，发现虽然隧道衬砌结构最大主应力值在滑坡后出现了明显的下降，但有较大的竖直向上位移。 |
| 作者： | 杨德平 |
| 专业： | 土木工程；结构工程 |
| 导师： | 韦良文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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