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含软弱夹层的近水平节理岩体成拱机理研究
| 论文题名： | 含软弱夹层的近水平节理岩体成拱机理研究 |
| 关键词： | 隧道工程;近水平岩层;铰接拱;围岩稳定性;锚喷支护 |
| 摘要： | 围岩的稳定性评价是隧道及地下工程设计与施工的核心问题之一。对于岩石隧道，岩体结构面特征、主导结构面的产状以及主导结构面与隧道的空间关系等对围岩稳定性的影响往往是显著的。对于围岩为主导结构面近水平的岩体（如层理近水平的沉积岩）的隧道及地下工程，在低应力状态下，拱部岩块的掉落或塌落是其围岩失稳的常见形式之一。论文以含软弱夹层的近水平节理岩体成拱机理为题，在分析此类工程地质条件下隧道工程拱部围岩变形破坏特征的基础上，用铰接拱模型分析了节理发育的近水平层状围岩成拱的条件，应用数值方法分析了锚喷支护效果，对围岩支护参数的设计与施工优化提出了建议。 （1）在以自重应力为主导的应力场下，含垂直节理的近水平层状围岩的成拱机理可以用铰接拱理论予以描述，围岩成拱的主要控制因素为铰接拱拱顶处应力、拱脚处应力、岩体抗压强度及节理面粗糙度。 （2）节理裂隙张开度较小的近水平层状岩体，隧道开挖过程中拱部岩层与其上部岩层分离后形成拱式承载结构，有两类失稳破坏形式：节理面粗糙度较低，岩层两端水平反作用力提供的摩擦力难以承担岩层自重时，岩层沿节理面剪切滑动破坏；水平反作用力提供的摩擦力能承担岩层自重，围岩应力强于抗压强度时，岩层铰接处压碎式破坏，并推算得拱部岩层铰接处压碎式破坏临界挠度。 （3）基于FLAC3D数值分析，对比不同锚杆布设形式下围岩应力及锚杆受力情况，认为位于隧道拱部90°范围内的锚杆对于约束围岩的变形和保证围岩稳定方面作用最大，90°∽120°范围内锚杆效果次之，位于边墙部位的锚杆作用较小，可少布设或不布设。在此基础上，提出了锚杆长度、锚杆环向间距及喷射混凝土厚度等支护优化建议。 |
| 作者： | 张峰 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 马建秦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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