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节理破碎岩体隧道稳定性及锚固效果研究
| 论文题名： | 节理破碎岩体隧道稳定性及锚固效果研究 |
| 关键词： | 岩体隧道;节理破碎岩体;剪切滑移;围岩稳定性;锚杆 |
| 摘要： | 岩体在最初形成以及之后的亿万年发展过程中，经受了各种复杂的地质构造作用，因此岩体中存在有大量的断层、节理和裂隙等结构面。这些各种类型的结构面正是岩体中的薄弱部分，它们的刚度和力学强度比岩石母体材料小得多。在节理破碎岩体中，隧道的失稳破坏往往是由于岩块沿节理面的剪切滑移造成的。以往对于节理破碎岩体稳定性的研究往往是将其理想化为连续介质，通过弱化岩体参数模拟岩体中的节理面，这种方法虽然具有一定的科学性，但是忽视了节理面和岩块之间的区别，往往和工程实践有一定差别。 本文运用离散单元软件对节理破碎岩体中的隧道施工进行数值模拟，结合正交试验分析的方法，以剪切滑移区面积作为试验评价指标，分别考察了节理破碎岩体中隧道赋存环境因素、岩块性质因素和节理面性质因素对剪切滑移区的影响。然后，本文结合在建的“兰渝客运专线”，研究了节理破碎岩体中锚杆对隧道稳定性的控制作用。通过扰动区，洞周位移，锚杆受力情况等指标，对锚杆在节理破碎岩体中的作用效果进行评价。同时引入了一种考虑横向剪切作用的杆单元，与以往的杆单元进行对比，得出在考虑横向剪切作用后，锚杆对稳定性的提升效果。本文主要得出以下结论： (1)赋存环境因素中，影响隧道稳定性的主要是隧道埋深和节理面间距，随着埋深的增大和节理间距的减小，剪切滑移区范围有明显的增大； (2)节理面性质是隧道稳定性的主要影响因素。节理面的剪切滑移主要是由节理面的变形和剪切破坏两种方式引起的。对于层状岩体，节理面的变形是产生剪切滑移的主要方式，因此节理面的法向刚度和剪切刚度是影响稳定性的主要因素；而对于块状及碎裂状岩体节理面的剪切破坏是产生剪切滑移的主要方式，所以节理面的内摩擦角和粘聚力是影响稳定性的主要因素； (3)在层状岩体中，锚杆可以提高节理面的刚度，从而减小由节理变形引起的剪切滑移，增强隧道的稳定；在块状及碎裂状岩体中，锚杆可以提高节理面的抗剪切强度，从而达到提高隧道稳定性的效果。考虑横向剪切作用的杆单元，对围岩稳定性有明显提升。 |
| 作者： | 刘磊 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张志强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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