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浅埋隧道施工影响下含空洞地层失稳破坏模式及演化规律
| 论文题名： | 浅埋隧道施工影响下含空洞地层失稳破坏模式及演化规律 |
| 关键词： | 浅埋隧道;地层稳定性;地层空洞;模型试验;颗粒离散元 |
| 摘要： | 地层失稳破坏是城市浅埋隧道施工过程中最常见的灾害之一，而地层空洞是诱发地层失稳破坏的重要因素，为此本文采用数值模拟、室内模型试验及理论分析相结合的研究方法，基于常见城市地区软弱围岩地层，对浅埋隧道施工影响下含空洞地层的失稳破坏模式及演化规律进行研究，主要研究工作和成果如下: (1)针对无空洞地层，基于PFC2D颗粒离散元模拟和模型试验，对不同埋深条件下的城市隧道塌方破坏模式及地层破坏演化规律进行了系统分析，结果表明:城市软弱围岩地层中浅埋隧道施工易发生塌穿型塌方，而深埋隧道施工易发生拱形塌方，在此基础上确定了基于本文研究条件下的隧道深、浅埋分界标准。 (2)针对含空洞地层条件下的浅埋隧道工程，首先利用模型试验分析了隧道施工影响下含空洞地层的失稳破化模式及演化规律，进而通过数值模拟对模型试验成果进行对比验证，并在模型试验的基础上进行了研究工况的扩展，重点分析了空洞位置、尺寸及数目变化对地层失稳破坏过程的影响，提出了空洞位置等参数变化时的地层破坏模式图。 (3)空洞位于隧道正上方时对地层稳定性的影响最大，且空洞与隧道净距越大，地层失稳破坏直立性越强;空洞位于隧道斜上方45°时对地层稳定性影响程度次之，但隧道受到斜上方的偏压作用;空洞位于隧道侧方时，对地层稳定性影响最小，但隧道亦受到斜上方的偏压作用;空洞大小对地层稳定性有显著影响，空洞直径越大，地层失稳破坏越剧烈，瞬时性越强，空洞直径的影响程度比空洞与隧道净距变化影响程度大;空洞群的存在使地层失稳破坏的速度比单个空洞存在时更快，但空洞自身的破坏形式并没有因为空洞群的存在而产生太大变化，空洞与隧道间贯通破坏比空洞间贯通破坏更易发生。 本文研究成果对含空洞地层中浅埋隧道施工的影响分析和评价具有一定的借鉴和参考意义。 |
| 作者： | 李贺 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张成平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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