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软岩隧道层状围岩变形机制及防控措施
| 论文题名： | 软岩隧道层状围岩变形机制及防控措施 |
| 关键词： | 软岩隧道;层状围岩;大变形机制;防控措施;数值模拟 |
| 摘要： | 由于我国中西部地区地质环境、水文地质、地层岩性条件复杂，在数万年的地质演化作用下，西南地区形成了大量的褶皱岩石构造。这意味着，在未来数十年，我国中西部地区建设的隧道群将面临“埋深特大、地应力超高、水压力高、地质次生灾害频繁、穿越地层含有明显层理、地层岩石力学性质差”等一系列重大问题。随着上述问题的出现，深埋隧道层状软弱围岩稳定性分析与支护结构的受力特征等都需要进一步研究。本文在国家重点研发计划子课题“深地下**工程重大地质灾害数值模拟研究”项目（2018-JKGF-2083）资助下，以深埋层状软弱围岩隧道为研究对象，对高地应力地区的层状软岩隧道围岩大变形破坏机理、大变形防控措施展开深入研究。论文主要工作和研究成果如下： （1）开展碳质板岩的单轴加卸载、单轴压缩与巴西劈裂试验以及XRD岩石矿物成份检测试验。此外还制作了层状复合岩体，开展层状复合岩体的单轴压缩试验与声波波速测试，对其力学特性及破坏特征进行分析，揭示了层理构造对于层状岩体力学特性和破坏特征的影响。 （2）在层状岩体破坏特征和力学特性研究的基础上研究了层状软弱围岩大变形破坏机理与不同本构关系的适宜性。层状软岩隧道的破坏主要是由于层状围岩在高地应力作用下的变形破坏，受层状岩体强度和岩层倾角、应力方向与岩层夹角等多因素耦合作用下共同控制的由高地应力诱发的特殊变形模式。 （3）研究了深埋层状软岩隧道的非对称大变形和非对称围岩受力特性，采用FLAC3D有限元模拟软件对不同的工况进行模拟，揭示了埋深、层理角度、侧压力系数等因素对围岩非对称大变形的影响。发现侧压力系数、埋深都与非对称大变形变形量成正比，层理角度主要对大变形位置有影响。 （4）在围岩大变形机理研究结果的基础上，对层状软弱围岩隧道大变形防控措施展开研究，结论发现采用非对称的锚杆支护和合理的钢拱架排距对层状软岩大变形支护具有良好的控制效果。采用短开挖、强支护、早支护、早封闭的方针，另外除了要对大变形的最大变形量部位进行高强度支护以外，拱腰的变形量也要足够重视，适当对支护结构补强。 |
| 作者： | 李硕 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 秦本东;赖永标 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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