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深部复合地层TBM隧道变形时空演化规律研究
| 论文题名： | 深部复合地层TBM隧道变形时空演化规律研究 |
| 关键词： | 复合地层;时空演化;隧道围岩;隧道变形;数值模型;稳定性 |
| 摘要： | 针对深部复合地层TBM隧道变形时空演化规律问题，本文采用数字照相量测技术和人工制斑方法，研究了隧道变形的时空演化规律；采用 LAC3D数值模拟软件，建立深部复合地层下TBM隧道的三维数值模型，分析了支护形式、埋深、掘进速度、超挖间隙、超前支护强度、支护时机、复合地层对隧道围岩稳定性的影响。主要研究成果如下： （1）通过数字照相量测技术，获得了隧道横断面围岩的变形破裂随荷载变化的时空演化规律：1）随着荷载的增大，隧道两侧拱腰出现了两条斜向上的弧形剪切滑移带，顶板上部岩体沿着剪切带发生整体性滑动，导致隧道失稳破坏。2）隧道左右边墙和顶板处岩体的径向位移与模型荷载大小呈单指数衰减关系。 （2）采用透明岩体实验新技术，获得了隧道纵断面围岩的变形破裂规律：1）随着荷载的增大，掌子面前方25mm范围内和隧道顶部的岩体整体向下滑动，掌子面前方25mm范围外的岩体，沿着与隧道掘进方向成55°的弧形线向斜下方滑动；2）掌子面处中心线上部岩体沿着与中心线呈30°的弧形向隧道内滑动；3）掌子面前方岩体的水平位移与模型荷载呈双指数衰减关系；4）在掌子面前方以及模型边界处出现弧形剪切带。 （3）采用普通相似材料实验方法，对上软下硬倾斜复合地层进行数字照相量测实验分析。结果表明，隧道围岩出现分区破坏，在围岩中出现两条剪切带，一条垂直于软硬地层交界线的剪切带，另一条与软弱地层交界线上方重合，造成顶部岩体的整体剪切破坏。 （4）采用FLAC3D有限差分软件，获得了深部复合地层TBM隧道变形的时空演化规律：1）TBM隧道围岩塑性区呈‘X’型，以剪切破坏为主；2）围岩位移随埋深呈线性增长关系；计算步数越多，开挖引起的不平衡力释放比例增加不大，对围岩稳定性的影响较小；超挖间隙越大、滞后支护的时间越长，隧道围岩变形越大；3）TBM隧道掘进使开挖面产生空间效应，在开挖面前方3倍洞泾范围处地层已发生变形，掌子面处位移已达到总位移的55％。 |
| 作者： | 高文艺 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李元海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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