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基于岩体应变软化的隧道围岩稳定性分析
| 论文题名： | 基于岩体应变软化的隧道围岩稳定性分析 |
| 关键词： | 隧道围岩;稳定性;岩体应变;软化参数;拱顶沉降量 |
| 摘要： | 我国是一个多山的国家，随着公路建设逐渐走进山区，山区公路隧道开始出现并逐渐向着更长、更大的方向发展，在隧道设计与施工过程中正确判断隧道围岩的稳定性极其关键。对于岩石介质尤其是软岩或高地应力作用下的硬岩，大部分都具有应变软化和塑性扩容的特性。目前对岩体应变软化模型理论和数值模拟国内外的研究越来越多，但是关于隧道围岩应变软化的研究还很欠缺。本文以甘肃省木寨岭隧道为工程依托，以隧道力学及应变软化理论为基础，运用Flac3D建立数值模型进行模拟，并结合现场监控量测数据进行对比分析，对基于应变软化的隧道围岩稳定性进行研究，具体研究内容及成果如下: ①应用摩尔-库仑强度准则，将轴向塑性剪应变ε1p视为应变软化参数，并将其表达成粘聚力c和内摩擦角ψ的函数，换算成关于轴向主应变的函数，以此得到应力-应变的关系及岩石峰后的变形模量的表达式。将获得的岩石峰后曲线与Z.Fang及J.P.Harrison的的实验所得数据对比，两者表现较好的拟合度。 ②结合算例并通过正交模拟实验讨论了峰后变形阶段不同的软化参数即粘聚力c、内摩擦角φ、剪胀角ψ的软化对岩体峰后应力-应变曲线的影响，得知粘聚力劣化是影响隧道围岩稳定性最重要的因素;内摩擦角劣化的影响次之;剪胀角劣化的影响最小。提高破裂围岩残余强度可以有效控制隧道变形与破坏。 ③结合甘肃省木寨岭隧道工程实例，采用Flac3D软件将本文讨论的应变软化模型与Mohr-Coulomb模型运用到隧道的开挖模拟中，模拟计算结果表明:应变软化模型的塑性区面积较大，且其拱顶沉降量、水平收敛值比Mohr-Coulomb模型大。由此可见，考虑应变软化的影响，在施工过程中能够做出适当的变形预留量并提高支护强度，有较好的工程指导作用。 ④现场监控量测的拱顶沉降量及水平收敛值约为数值模拟计算得出的变形量的70％～80％，两者结果比较接近，说明所选用的研究方法和结果总体比较可靠。并且根据围岩变形收敛实测的结果，提出掌子面开挖20天后（距掌子面40～50m）应进行二次衬砌。 |
| 作者： | 王娜 |
| 专业： | 土木工程；岩土工程 |
| 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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