复杂地质条件下隧道围岩稳定及支护特征研究

摘要

随着公路交通建设规模日益扩大，我国的公路隧道建设也取得了迅猛发展。然而，岩体是一种天然形成的复杂的地质介质，具有复杂性及高度非线性，使得地下洞室围岩稳定性问题成为影响和制约隧道施工的主要问题。如何通过适当支护，控制因洞室开挖形成的应力重分布来最大限度地利用围岩自承能力，把围岩作为承载主体，利用支护体系的积极主动作用，达到围岩支护体系的联合承载效果是目前工程科技界关注的热点问题之一。本文以走马岭隧道为依托工程，就复杂地质条件下隧道围岩的稳定性及支护特征做了以下研究： (1)依据扎实详尽的现场的调查资料及大量室内外试验数据，结合隧道工程的实际情况，采用公路隧道围岩分类法、水利水电围岩分类法、RMR围岩分类法对围岩进行信息化决策和动态调整，为工程的合理支护及结构优化提供依据； (2)借助弹塑性理论及数值模拟方法，结合现场观测，对地应力场及隧洞开挖后的二次应力场的发育分布规律进行研究，并对隧洞开挖后围岩的稳定性作出分析和评价，就隧道施工中可能出现的岩体破坏模式作出预测； (3)结合围岩的监控量测资料，分析隧道开挖引起的围岩变形特征、松动圈的范围及围岩变形的的发展变化趋势，为正确确定支护参数、支护时机以及预测围岩的大变形等提供科学依据； (4)分析支护结构的受力特征及对支护结构受力产生影响的因素，同时对不同施工方法引起的支护结构受力差异作出比较分析，为合理选择施工方法提供理论依据； (5)根据围岩类别、围岩应力变形及稳定性评价结果，有针对性地提出围岩支护的工程优化措施建议。 通过以上研究得出结论：围岩的松动圈不大，在设计的支护条件下围岩能够满足稳定性要求；就围岩的稳定而言，台阶法开挖略优于全断面开挖；可以采用长短结合的锚杆体系提高支护效果；可以采用延迟支护时间的方法，达到减小接触压力，保证支护结构安全和降低工程造价的目的。

目录

文摘

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第一章概述

第二章走马岭隧道概况

第三章走马岭隧道围岩分类

第四章基于弹塑性理论的隧洞围岩稳定性评价

第五章隧道围岩稳定的有限元模拟

5.1概述

5.2Plaxis程序简介

5.3有限元分析的原理与方法

5.4 K47+139隧段的数值模拟分析

5.4 .1模型的建立

5.4 .2计算参数

5.4.3结构分析过程及其控制

5.4.4计算结果与分析

5.4 .5实测数据的对比分析

5.5 K47+270断面的数值模拟分析

5.6本章小结

第六章特殊地段围岩的离散元模拟

6.1离散单元法分析原理

6.2节理化岩体的数值模拟分析

6.2.1离散元程序UDEC

6.2.2模型的建立

6.2.3计算结果

6.2.4地下水力计算　

6.2.5岩体完整性对支护结构受力的影响

6.3F18断层破碎带的数值模拟分析

6.4本章小结

第七章结论与展望

参考文献

致谢