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深埋水平岩层隧道开挖围岩稳定性分析
| 论文题名： | 深埋水平岩层隧道开挖围岩稳定性分析 |
| 关键词： | 隧道开挖;稳定性分析;水平岩层;破坏机制;数值模拟 |
| 摘要： | 结构面的存在使得层状岩体连续性差，各向异性显著，在此类岩体进行隧道开挖时围岩变形与破坏形式相对复杂，超欠挖现象严重。本文针对层状岩体特点，采用力学分析和数值模拟等多种手段来研究围岩稳定性情况，并以西山隧道工程为研究背景，在调研和分析以往资料及研究成果的基础上，对水平岩层地区隧道围岩失稳影响因素及破坏机理进行深入研究。 文中首先就层状围岩开挖后的应力场进行分析，归纳出影响应力分布的主要因素包括原岩应力、岩石力学性质、岩体结构和人为因素等，并对地应力条件和断面形状两主要因素进行更有针对性的研究。采用力学方法得到均质围岩条件下，圆形和矩形隧道的应力场分布情况，并用数值手段求得了含结构面岩体即水平围岩下，隧道开挖后围岩应力场分布。 其次，考虑层面的影响，将水平围岩简化为各层各向同性连续介质，提出适用于层状围岩的稳定性判别依据，探究其破坏机理。针对深埋层状围岩特征，采用RFPA二维数值模拟软件对隧道开挖过程进行模拟重现，对比分析了洞室形状及结构面空间排布对此类围岩稳定性的影响作用，得到了围岩失稳破坏过程、应力场、应变场、声发射等分布状况。模拟中得到的围岩变化规律及破坏特征与理论分析结果基本一致，为类似工程设计和施工提供了可靠的科学依据。 然后，针对上述应力场及失稳机理确定的围岩薄弱区，并就层状岩体中支护体系及其作用机理进行了分析，试图找到合理有效地控制围岩失稳的途径。考虑隧道开挖的围岩-支护的力学行为，归纳了几种主要初期支护形式及其力学特点和适用条件，总结出了适合深埋水平岩层的支护措施。 最后，针对典型的水平岩层中施工的西山公路隧道，采用MIDAS有限元软件进行更为具体、更加有针对性的模拟分析，并与现场施工得到的试验参数进行比对，确定围岩支护参数和监控量测的重点，评判初期支护结构的合理性和隧道施工安全性。 |
| 作者： | 杨修 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 黄明利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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