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圭嘎拉隧道1、2＃斜井围岩稳定性分析及支护研究
| 论文题名： | 圭嘎拉隧道1、2＃斜井围岩稳定性分析及支护研究 |
| 关键词： | 围岩稳定性;公路隧道;锚杆支护;监控量测 |
| 摘要： | 公路隧道的围岩稳定性问题不仅影响隧道的安全性与隧道建设的成本，而且与公路建设的安全性和工期有密切关系,因而隧道的稳定性问题也就成为了一个重要课题。 本文以圭嘎啦隧道1、2#斜井为研究对象借助FLAC3D有限差分法数值模拟软件建立数值模型，对隧道Ⅳ级围岩段实际工况进行数值模拟，通过数值模拟结果与现场实际监测结果对比确定模型的合理性。通过合理的模型对隧道埋深、侧压力系数、开挖进尺等影响因素进行数值模拟，从围岩应力场、位移场、塑性区三个方面的变化评价其对围岩稳定性的影响。支护研究方面分析不同的锚杆间距、锚杆长度和锚杆直径对围岩变形、喷混应力和自身轴力的影响，从而确定合理的锚杆支护参数。数值模拟的结果表明： 随着隧道埋深的增加，隧道拱脚和拱顶、底出现较强的应力集中，围岩应力也线性增加，应力集中的部位应力值更大；隧道断面竖向位移、水平位移、塑性区均随隧道埋深的增加而增大。当侧向压力系数从1.0增加到1.8，应力集中区域从两侧拱脚转移到隧道顶、底两端；且随着侧压力系数的增加，隧道断面水平收敛量逐渐增加，而拱顶沉降量却逐渐较小；随着侧向压力的增加，塑性区向隧道顶、底发育，但对侧面的塑性区影响较小。当侧向应力系数每增加0.2时，塑性区分别以20.3%、22.4%、22.9%、22.2%的比率增加。当开挖进尺每增加0.5m，最大剪应力值分别增加了1.23%、4.43%、1.62%、1.02%，隧道断面的最大剪应力值越大，隧道发生破坏的可能性越大。随着开挖进尺的增大，拱顶最大沉降速率从1.81mm/d增加到3.76mm/d，水平最大收敛速率2.41mm/d增加到4.55mm/d。挖进尺越大，围岩的位移速率也就越大，从而诱发围岩失稳的可能性也越大。 锚杆环向间距越小，隧道拱顶沉降和水平收敛越小，喷混应力也越小，越有利于控制隧道围岩的变形；而且环向间距为1.2m的锚杆自身轴力最小，锚杆轴力分布最好，出于施工成本考虑，建议锚杆环向间距取1.2m。随着锚杆长度和直径的增加，锚杆轴力逐渐增大，隧道围岩位移和喷混应力均有减小的趋势，有利于控制围岩的变形，但是效果不是特别明显，结合施工成本综合考虑，锚杆长度选取3m，直径选取19mm。 |
| 作者： | 高华光 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 刘保民;李国富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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