层状围岩隧道稳定性及锚杆支护优化设计

摘要

我国国土面积广阔，这便造就我国地质结构独有的复杂性特点，其中最普遍的就是层状构造的岩石，大约占到我国国土面积的77.3％，同时也占到全世界陆地面积的约66.6%。由于岩石的这种显著层理构造，导致其构造变形方面以及强度等物理性质方面表现出各向异性的特点，所以层状岩石的破坏形式以及机制都与其它岩体表现出显著的差异性。除此之外，在隧道工程建设领域经常会遇到大量与层状岩体稳定性等相关的问题，因此，针对层状岩体隧道在开挖过程中的稳定性等问题展开研究已经显得迫切需要。
　　本文在理论研究的基础上，借助于FLAC3D数值模拟软件对不同倾角层状围岩隧道稳定性以及层状围岩中锚杆的支护效果进行研究，研究的成果为层状围岩隧道稳定性分析以及锚杆支护结构的设计提供经验，另一方面也可节约资金，获得良好的经济效益，所以，从理论研究和经济的角度来讲都具有重要的意义。主要研究内容包括：⑴查阅国内外相关文献，对层状岩体的力学特征、本构模型以及破坏准则进行归纳总结，确定文章的研究思路，进而得到层状岩体隧道的破坏机制以及可对稳定性造成影响的主要因素。⑵从隧道混合单元离散法模拟的基本原理出发，借助数值模拟软件FLAC3D建立不同倾角的层状围岩隧道模型，其中包括一个无层面模型以及倾角分别为0°、22.5°、45°、67.5°以及90°共六个模型，并分别对各个模型中围岩的应力、位移、初期支护的受力特点、锚杆的轴力以及塑性区的变化规律进行研究。⑶从经济的角度出发，分别以0°、45°两个模型为例，对锚杆的布置、锚杆的长度两个方面提出了对层状围岩隧道锚杆优化的建议。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外层状岩体研究现状

1.3 本文研究的目的、内容及方法

第二章 层状岩体稳定性影响因素分析

2.1 层状围岩隧道结构体系及特点

2.2 层状岩体工程及特征

2.3 隧道围岩的变形破坏机制

2.4 本章小结

第三章 工程概况及数值模型的建立

3.1 工程概况

3.2 数值模型的建立

3.3 本构模型及材料参数的选择

3.4 边界条件与分析区域

3.5 开挖支护及监测点布置

3.6 本章小结

第四章 不同倾角围岩隧道数值模拟结果分析

4.1 围岩应力场特征分析

4.2 围岩位移特征分析

4.3 塑性区范围

4.4 锚杆轴力

4.5 二次衬砌

4.6 本章小结

第五章 层状围岩隧道锚杆支护优化

5.1 前言

5.2 锚杆的支护作用

5.3 锚杆的设计依据与计算方法

5.4 层状围岩隧道锚杆支护参数的优化

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 建议与展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献