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原文传递基于离散-连续耦合方法的土石混合体回填层隧道围岩稳定性研究

论文题名：	基于离散-连续耦合方法的土石混合体回填层隧道围岩稳定性研究
关键词：	隧道工程;土石混合体回填层;破坏模式;稳定性;围岩稳定性
摘要：	近年来，我国的基建发展方向主要偏向于西南地区，而西南地区的地质条件十分复杂，特别是在早期的城市化建设中，通常采用“开山填谷”的方式平整工程场地，从而形成大量的土石混合体回填层区域。现今隧道穿越这类土石混合体回填层区域时，易出现围岩变形过大、衬砌受力不均，甚至围岩坍塌破坏等严重工程事故，因此，如何正确分析土石混合体回填层隧道围岩稳定性成为解决此类工程问题的关键。基于此，本文依托于重庆市博士后科研项目特别资助“松散块石回填土隧道的精细化数值仿真方法与应用”，首先基于离散-连续耦合方法建立并验证了隧道模型，确定了最优离散域范围；其次以重庆某土石混合体回填层隧道工程为依托，建立了考虑块石真实形状和围岩结构特征的土石混合体回填层隧道模型，对土石混合体回填层隧道围岩的典型破坏模式进行了研究，系统性地研究了多种影响因素对土石混合体回填层隧道围岩稳定性的影响；最后分析了注浆圈厚度对土石混合体回填层隧道围岩稳定性的影响，并对土石混合体回填层隧道开挖过程进行了模拟。主要内容和成果如下：　　（1）研究了尺寸效应对砂岩力学参数的影响，基于离散-连续耦合方法建立了隧道模型，从三个方面验证了模型的可靠性和准确性；离散域范围对隧道模型存在边界效应的影响，综合考虑隧道围岩变形范围、应力范围和计算效率的影响，确定了最优离散域范围。　　（2）基于离散-连续耦合方法建立了考虑块石真实形状和围岩结构特征的土石混合体回填层隧道模型，对土石混合体回填层隧道围岩的典型破坏模式进行了研究，从宏、细观角度上揭示了土石混合体回填层隧道围岩的破坏模式。　　（3）基于离散-连续耦合方法从土石混合体覆盖层厚度、地表坡度、土岩界面倾角、隧道下穿位置 4 个影响因素系统性地研究土岩复合地层条件对土石混合体回填层隧道围岩稳定性的影响，获得了土石混合体回填层隧道围岩的位移、应力、块石转动角度、接触力链、裂隙、配位数等宏细观力学特征，总结了各个复合地层条件对土石混合体回填层隧道围岩稳定性的影响大小。　　（4）基于离散-连续耦合方法从含石量、最大粒径2个影响因素系统性地研究了土石混合体物理参数对隧道围岩稳定性的影响，获得了土石混合体回填层隧道围岩的位移、应力、块石转动角度、接触力链、裂隙等宏细观力学特征，总结了含石量和最大粒径对土石混合体回填层隧道围岩稳定性的影响大小。　　（5）基于离散-连续耦合方法研究了注浆圈厚度对土石混合体回填层隧道围岩稳定性的影响，得到了不同注浆圈厚度下隧道围岩的整体安全系数，分析了土石混合体回填层隧道围岩注浆后的破坏特征；通过对土石混合体回填层隧道开挖过程的模拟，分析了不同开挖阶段中土石混合体回填层隧道围岩的稳定性。
作者：	陈晓虎
专业：	土木工程
导师：	涂义亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023