平行导洞对高地应力软岩隧道卸压效应的机理分析

摘要

高地应力条件下隧道工程地质灾害的发生，不仅造成巨大的经济损失，而且危及施工人员的生命安全，所以我们很有必要对高地应力隧道的卸压技术进行深入研究，它对于提高隧道的经济效益、改善隧道安全运营环境都具有重要的现实意义。本文在系统分析国内外高地应力隧道卸压技术的研究现状基础上，揭示了其卸压机理，提出了开挖平行导洞对高地应力隧道进行应力提前释放的卸压方法，并通过数值模拟的方法分析了导洞在V级围岩条件下合适的大小以及其与正洞合理的净距。最后分析了围岩大变形的影响因素，提出了一系列的工程防治措施，主要结论如下:
　　 1、处于高地应力环境中的软岩隧道，易发生大变形灾害，防治方法首选在正洞旁先施作平行导洞，让导洞产生变形，削弱高地应力。
　　 2、在(V)级围岩的高地应力环境中，采用圆形断面导洞效果最佳。当其面积为43m2及与正洞净距为8m时，卸压效果最好，这体现在单独开挖正洞时难以成洞，但其在导洞开挖后的卸压条件下能够很好地成洞。同时，正洞的开挖也将使导洞围岩的应力场降低，如此相互影响，最终使隧道围岩的应力场环境基本正常，保证隧道安全。
　　 3、影响高地应力隧道软弱围岩大变形的因素有:围岩地质结构特征、岩体力学性质、隧道埋深、初始地应力、地下水、施工方法及技术、隧道断面形状、支护方式和支护参数、尺寸效应等。
　　 4、防止围岩大变形的产生，主要应采取以下措施:如选线时尽量使隧道轴线与最大主应力方向一致、对隧道围岩进行先期的地应力释放、减少隧道围岩周边的地下水、选择合理的断面形式以及采用合理的施工方法和施工工艺。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．1．1 研究目的

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高地应力软岩隧道大变形工程实例

1．2．2 地应力分级与测试研究现状

1．2．3 国内外高地应力卸压技术的研究现状

1．3 研究的主要内容

1．4 研究的主要方法

第二章 高地应力软岩隧道卸压机理分析

2．1 软岩的力学特性

2．1．1 可塑性

2．1．2 膨胀性

2．1．3 崩解性

2．1．4 易扰动性

2．1．5 流变性

2．2 软岩大变形机理分析

2．2．1 围岩大变形的定义

2．2．2 围岩大变形机理分析

2．3 卸压机理及评述

2．4 平行导洞的卸压机理及作用

2．5 本章小结

第三章 平行导洞卸压的数值模拟分析

3．1 数值模拟的计算方案

3．2 模型的建立

3．2．1 模型大小的选取及建立

3．2．2 本构模型的选择

3．2．3 参数的选取

3．3 平行导洞对正洞卸压效应的数值分析

3．3．1 平行导洞形式及大小的影响分析

3．3．2 导洞与正洞的合理净距

3．3．3 最优卸压工况的选择

3．3．4 导洞与正洞问的相互影响

3．4 本章小结

第四章 高地应力软岩隧道大变形的影响因素

4．1 工程地质因素对大变形的影响

4．2 工程技术因素对大变形的影响

4．3 软岩隧道大变形因素实例样本分析

4．4 本章小结

第五章 软岩隧道大变形控制技术

5．1 软弱围岩变形特征

5．2 软岩隧道大变形控制技术

5．2．1 软弱围岩大变形控制理念

5．2．2 软岩隧道大变形的控制措施

5．3 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录