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堆积体区隧道开挖与边坡稳定及处治
| 论文题名： | 堆积体区隧道开挖与边坡稳定及处治 |
| 关键词： | 松散堆积体;隧道洞口;开挖方式;边坡稳定性 |
| 摘要： | 在四川藏区公路（汶九高速、雅康高速、绵九高速和汶马高速）和丽香高速公路设计中，发现隧道洞口段岩堆分布广泛，这些塌落岩体在坡脚的堆积物结构松散、强度较低、稳定性较差，给隧道的设计、施工带来极大困难。本文依托“重庆交通大学交通土建工程材料国家地方联合工程实验室开放基金《基于离散元理论的松散堆积体高边坡稳定性研究》（编号:LHSYS-2013-007），总结了国内外专家学者对处于堆积体区隧道相关研究成果，建立洞口段边坡评价方法，并从常规的开挖方式中寻找一种快速、经济、安全的开挖方式，通过对走马岭隧道边坡稳定性评价和模拟出口段隧道开挖，得出了以下几点结论。 ①采用室内大型直剪仪对重庆地区典型堆积体试样进行直剪试验，测取不同密实度下的抗剪强度。当松散堆积体密实度由0.3增大到0.6时，内摩擦角由25.67°增大到32.53°，而粘聚力则由5.13Kpa增大到32.29Kpa。 ②通过对堆积体区隧道边坡的失稳进行分析，提出堆积体边坡的两种滑动失稳模式:基岩深埋情况下的圆弧滑动和基岩浅埋的界面滑动，并用公式推导了在隧道开挖扰动情况下仰坡失稳机理。 ③采用了三维有限元程序ANSYS对隧道常规开挖方式（全断面开挖、台阶法、导坑法），来模拟堆积体隧道开挖，通过比较得出三种开挖方式中台阶法对围岩和边坡稳定性影响最小，而全断面开挖影响最大。 ④运用传统的极限平衡法和有限元程序Plaxis2D对走马岭隧道洞口边坡进行稳定性综合分析，两种方法得出相同结果;并采用离散元颗粒流程序PFC2D对洞口边坡开挖进行数值模拟，通过对颗粒位移的比较，得到了锚杆技术对于堆积体边坡加固可以起到明显效果。 ⑤运用三维有限元程序ANSYS，模拟在不同刚度的初期支护，通过监测隧道开挖后拱顶围岩应力，得到了隧道最佳支护刚度。 ⑥运用三维有限元程序ANSYS，采用台阶法预留核心土开挖方式，分析围岩和边坡的位移及塑性区变化。结果表明:该方式在第一步环形开挖后，拱顶围岩和仰坡产生一定位移;第二步左侧台阶开挖后，位移变小;随后围岩和坡顶处于基本稳定状态。 |
| 作者： | 邓小川 |
| 专业： | 交通运输工程;道路与铁道 |
| 导师： | 柴贺军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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