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沪昆高铁大独山隧道岩溶化岩体力学性质及应用研究
| 论文题名： | 沪昆高铁大独山隧道岩溶化岩体力学性质及应用研究 |
| 关键词： | 隧道工程;岩溶化岩体;力学性质;评价指标 |
| 摘要： | 岩溶化岩体是一种非均质、非连续、各向异性的力学介质，其力学性质不仅受岩层组合和层面所控制，还因岩溶化程度的不同、溶洞形态、位置的差异而有很大差异。为了准确的反映岩层的变形和强度等力学性质，以及其与溶洞尺寸、位置及形态的关系和规律，本文以沪昆高铁贵州段大独山隧道工程现场岩体为研究对象，结合室内岩石试验、现场承压板变形试验、现场直剪试验及数值模拟试验方法综合研究岩溶化岩体的力学特性。主要研究内容以及取得的成果如下: 1)研究了大独山隧道的实际情况，通过工程地质资料的分析及现场地质调查，对岩溶发育基本条件、隧道岩溶发育控制因素以及大独山隧道岩溶发育特征进行了分析。 2)通过对大独山隧道钻孔揭露溶洞进行统计分析，结合对隧道工程洞身穿越的可溶岩地段的潜在灾害点、岩溶管道系统脉络及其分布位置、大型岩溶储水构造的发育规模、深度及隧址区地下水系统的补、径、排系统等分析和了解，以及隧道设计及隧道位置特点，对隧道工程进行岩溶发育程度区划。 3)通过室内试验，得到岩溶化岩石基本力学参数;通过现场承压板试验，得到岩溶化岩体P～W关系曲线，根据曲线特征判断岩溶化岩体的变形特性，并计算出不同岩溶发育程度岩体的变形模量与弹性模量，通过钻孔形成的孔洞来探究岩溶化岩体岩溶率的变化对试验结果的影响，通过试验结果可知试验点岩体较弹-塑性介质，残余变形较大，随着岩溶化岩体岩溶率的提高，岩体的变形模量及弹性模量均有所下降;通过现场岩体直剪试验，得到不同岩溶发育程度下岩体的抗剪强度指标。 4)在现场试验的基础上，应用FLAC3D软件，进行了针对承压板变形试验、岩体直剪试验的数值模拟，得到了岩溶化岩体宏观上的变形参数、强度参数及其与岩溶率的相关关系，并通过岩体真实破裂分析的RFPA2D软件进行单向加载条件下岩溶化岩体力学性质的探究，模拟了不同形态、不同位置的溶洞及不同岩溶化程度条件下的岩体内部的应力分布以及变形、破坏现象的差异，从宏观上及微观上对岩溶化岩体的力学性质进行了研究，并将其应用于大独山隧道岩体力学特性研究，得到大独山隧道岩溶化岩体在不同岩溶化程度下的力学特性。 5)将研究得到的岩溶化岩体力学性质应用于岩溶突水灾害研究，通过MIDAS数值软件模拟隧道掌子面前方一定规模溶洞对隧道围岩变形的影响，得到不同岩溶化程度条件下隧道掌子面接溶洞情况下的变形特征，为安全岩盘的厚度选取提供参考。 |
| 作者： | 陈云 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 白明洲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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