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青岛地铁施工过断层破碎带围岩稳定性分析
| 论文题名： | 青岛地铁施工过断层破碎带围岩稳定性分析 |
| 关键词： | 地铁施工;断层破碎带;围岩稳定性;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来，随着国内各大城市经济的不断发展，为了缓解交通拥堵的现状，地铁就应运而生并且逐渐成为人们出行必不可少的交通工具。而在修建地铁过程中遇到的难题也越来越多，断层就是其中之一。隧道穿越断层时产生的各种地质灾害经常会造成工期延误甚至生命财产损失，而目前隧道穿越断层的研究主要集中在深埋的山岭和矿山隧道中，对浅埋城市地铁隧道研究较少，因此，对城市地铁穿越断层围岩稳定性研究具有重要意义。本文通过建立有限元数值模型,针对地铁隧道穿越不同分布断层的围岩稳定性进行数值模拟研究，分析其应力场、位移场的变化情况和规律，结合数值模拟结果，采取动力增量位移响应比理论进行对照，再结合工程实际对比研究用于指导施工实践。研究工作的主要内容： 1、调查研究地铁隧道施工时围岩产生的应力场位移场的变化，分析开挖卸荷的动态过程和差异性特征，结合工程地质学及岩石力学等相关内容，总结隧道围岩变形特征及主要影响因素。分析断层的成因、类型，对隧道的影响和带来的危害，归纳总结隧道过断层处理方法。 2、运用Midas GTS/NX对不同类型的断层进行数值模拟，最后确定影响最大的正断层进行研究。采用单一变量，分析断层的分布、间距、角度对围岩稳定性的影响，通过研究应力场位移场的变化，确定对隧道围岩稳定性影响最大的因素，结果显示数量越多、间距越小、夹角为锐角且角度越小应力位移变形越大，隧道越不稳定。分析开挖采动卸荷导致的掌子面前方岩石发生的位移变形情况，包括围岩先行变形位移和掌子面挤出变形，针对隧道在穿越断层过程中采动卸荷造成的围岩变形情况，在分析其变形机理的基础上，判断围岩变形特征，结果显示断层会影响先行位移的数值大小，并且开挖影响距离为一倍洞径左右。研究地铁隧道穿越富水断层围岩稳定性变化，通过对不同地下水位的隧道开挖进行模拟得出隧道处于地下水位以下时应力变形最小。 3、运用动力增量位移响应比理论进一步对隧道围岩稳定性进行分析，建立动力增量位移响应比理论模型，对比判断有无断层条件存在下响应比的不同，确定隧道开挖过程中围岩稳定性变化最大的部位并分析研究断层对隧道围岩稳定性的影响，结果显示在断层处响应比值达到峰值，说明此时系统处于最不稳定的状态。 4、结合工程监测数据，将数值模拟结果与其进行对比分析，考虑影响地铁围岩稳定性的各项指标，对开挖过程中的围岩的应力、应变进行监测分析为实际工程施工进行指导。 |
| 作者： | 徐杨 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张拥军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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