原文传递
深埋隧道穿越活动断裂带施工期围岩稳定性研究
| 论文题名： | 深埋隧道穿越活动断裂带施工期围岩稳定性研究 |
| 关键词： | 深埋隧道;活动断裂带;穿越施工;围岩稳定性 |
| 摘要： | 川藏铁路沿线地质环境极其复杂、地势起伏强烈、地震活动频繁、不良地质发育。强烈构造运动导致地壳变形不均匀位置形成了不同规模活动断裂带。由于活动断裂带密集分布，隧道难以避免的需要穿过活动断裂带。活动断裂带蠕滑运动会导致隧道结构发生剪切破坏，在施工中引发塌方冒顶甚至整体错断等灾难性的事故，严重影响隧道结构完整性与正常运营。并且板块构造运动与自重应力场共同导致区域形成高应力场，深埋隧道在穿越活动断裂带的过程中面临断裂带错动、高地应力等复杂问题。因此，深入研究深埋隧道施工期穿越活动断裂带稳定性研究具有十分重要的意义。 本文以川藏铁路康定2号隧道工程为依托，采用理论分析、数值模拟、模型试验等手段，系统的研究深埋隧道穿越活动断裂带应力场、位移场的变化规律，建立考虑断层带错动的深埋隧道穿越活动断裂带力学计算模型，总结深埋隧道穿越活动断裂带围岩变形特点，分析隧道围岩变形规律，提出深埋隧道穿越活动断裂带抗错断设计，开展深埋隧道施工开挖穿越活动断裂带的物理模拟实验，论文主要研究内容如下: (1)基于Anderson断层模式，总结分析了现有的断层稳定性判断方法，结合康定2号隧道实测地应力数据，针对隧道穿越的活动断裂带进行了断层稳定性评价分析。并结合弹性力学相关理论，建立深埋隧道应力、位移场弹性分析计算模型，考虑开挖、断裂带错动等因素的影响，针对深埋隧道施工期应力场变化的三个阶段，分别开展了应力场、位移场的分析，得出对应阶段的应力、位移量的函数表达式。 (2)基于数值模拟的手段开展深埋隧道施工期穿越活动断裂带的围岩稳定性研究。利用有限差分软件研究了不同台阶法穿越断裂带过程中应力场、位移场的变化情况。优选扰动小的开挖方式，开展了断裂带错动对隧道施工期围岩的稳定性研究。通过对比隧道施工到不同位置断裂带错动影响，归纳了隧道应力、位移的变化特征与演化规律。分析总结了现有隧道穿越活动断裂带抗错断设计，提出了新型抗错断措施，并通过数值模拟的方式与其他抗错断结构进行受力、变形的比较分析，为深埋隧道穿越活动断裂带提供了重要理论依据。 (3)基于自主研发的模型试验系统，以川藏铁路康定2号隧道工程为依托，开展深埋隧道施工期穿越活动断裂带模型试验。研制了泥质粉砂岩及断层带的模型相似材料，为开展物理模拟试验奠定了基础。通过模拟高地应力条件下隧道在施工过程中断层错动与未错动两种工况，分析了两种工况下开挖过程中隧道应力场、位移场的变化特征，揭示深埋隧道施工期围岩应力、变形规律。 |
| 作者： | 宋茜 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 薛翊国;邱道宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
