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川藏铁路某隧道ASR法地应力测量及应力场反演分析
| 论文题名： | 川藏铁路某隧道ASR法地应力测量及应力场反演分析 |
| 关键词： | 铁路隧道;地应力场;滞弹性应变恢复法;边界荷载法 |
| 摘要： | 川藏铁路某隧道区间位于两峡谷交汇地带，地形复杂，海拔高达5100m，为了准确获得该峡谷区域复杂地形的初始地应力场，通过总结地应力测量法和研究现状，采用滞弹性应变恢复法进行了四个定向水平勘探钻孔的地应力测量，为了提高实验的成功率，将应变片由传统的水平贴法改为竖向贴法，为数据的采集节省了时间，更方便现场实验操作。对岩石的柔度比进行室内双杠杆单轴实验研究，发现了其与泊松比之间的关系方程式；提出了温差影响系数的调试法，与实验结果较吻合，从而弥补了不能进行实验的岩芯温差影响系数的选取方法。 根据滞弹性应变恢复法的原理和粘弹性理论提出了ASR法基于滞弹泊松比的快速估算法，并将计算结果和与ASR基于柔度比的计算结果进行对比验证，结果误差在允许范围内。对实测主应力计算结果分析总结，最终得出测孔水平大主应力和垂直主应力比值的平均值为1.56，说明该区域水平主应力占主导位置。通过定义不同水平孔水平主应力在不同深度的比值，发现了峡谷交汇处水平大主应力比其他区域大，水平小主应力在埋深较浅时比其他区域大，当深度增加到一千米之后水平小主应力要比其他区域小，且主地应力的最优方向为NE30°~NE70°，与中国西藏主应力迹线相一致。 通过高等线精准建立研究区域的有限元三维模型，采用边界荷载法，并充分考虑边界条件，结合实测数据，反演出两峡谷交汇地形和峡谷中段初始地应力场。可以发现在接近地表约150m内存在应力松弛区，大致在150~450m范围内是应力过渡区，450m之后逐渐进入原始应力带，地应力值随着深度的增加逐步增大。在同埋深条件下峡谷交汇处主导应力比其他区域应力要大，谷底地表下存在明显的应力集中现象，反演得该区域应力场方向为NE30°~NE60°。根据隧道所在位置的反演应力分量计算出应力场分布规律，为该工程的科学设计提供参考依据。 |
| 作者： | 李泽杰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 辛亚军;王晓星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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