基于破碎围岩条件的小间距隧道围岩稳定性分析

摘要

我国地形、地质条件十分复杂，在高等级公路建设中经常要修建隧道工程。由于特殊地质与地形条件限制，隧道间距难以满足规范要求，在综合技术与经济等方面的比较后，路线不宜改变时，常常采用小间距隧道结构形式。在隧道进出口，有时也会因客观因素影响，碰到隧道纵穿滑坡的情况出现，在此种地质环境下开挖隧道，隧道围岩的稳定性是十分值得研究的。
　　 本论文厦(门)蓉(成都)高速公路湖南省汝(城)郴(州)段的破石界Ⅱ号隧道，在新奥法基本思想指导下，采用有限差分数值模拟程序FLAC3D建立三维数值计算模型，对小间距段施工进行模拟，分析施工过程中隧道围岩的稳定性。得出在隧道施工进程中，小间距隧道的应力变化规律及位移变化规律、前进洞与后进洞的空间影响规律和破碎围岩条件下小间距隧道两隧道间的合理距离等。且通过数值模拟计算结果与工程建设中的控监测量数据对比表明：数值分析所得的结果是合理、可行的。另外，通过对纵穿滑坡隧道段施工的模拟分析，得出在隧道开挖进程中，隧道围岩的竖向位移及应力变化规律、纵向位移及应力变化规律、隧道初期支护受滑坡滑动影响的应力变化规律，研究讨论了滑坡滑动与隧道开挖之间的相互影响，从而深入分析纵穿滑坡隧道开挖过程中隧道围岩的稳定性。
　　 本文的研究，对今后类似工程的修建具有一定的实际指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.2.1 工程地质判别法

1.2.2力学分析方法

1.2.3图解分析法

1.2.4模型试验法

1.2.5数值分析法

1.2.6不确定性法

1.2.7反演分析法

1.3论文的主要研究内容和方法

第二章破石界Ⅱ号隧道地质与设计概况

2.1 工程地质概况

2.1.1工程背景

2.1.2地形地貌

2.1.3地层岩性

2.1.4区域地质构造

2.1.5地震

2.1.6水文地质条件

2.2工程岩体力学参数研究

2.3隧道围岩分级

2.4隧道设计概况

2.4.1断面尺寸

2.4.2隧道结构设计

第三章FLAC3D程序原理及简介

3.1 FLAC2D/FLAC3D程序简介及相关理论

3.1.1 FLAC2D/FLAC3D程序简介

3.1.2有限差分近似及运动平衡方程

3.1.3应力、应变、节点不平衡力

3.1.4阻尼力

3.2 FLAC3D有限差分方程

3.2.1本构方程

3.2.2有限差分方程

3.3 FLAC/FLAC3D与其他方法比较

3.3.1 FLAC软件特征

3.3.2 FLAC程序的材料模型

3.3.3 FLAC程序在岩土工程中的应用

第四章小间距隧道施工过程数值模拟

4.1三维计算模型

4.1.1模型的建立

4.1.2岩体力学参数的选用

4.1.3断面尺寸

4.1.4模型及开挖工序

4.2计算结果分析

4.2.1应力分析

4.2.2位移分析

4.3数值模拟结果与监控数据的比较

4.4缩小两隧洞间距隧道围岩稳定性对比分析

4.4.1三种不同间距隧道塑性区分析

4.4.2三种不同间距隧道位移分析

4.4.3三种不同间距隧道围岩应力分析

4.5本章小结

第五章破石界Ⅱ号隧道洞口段滑坡模拟分析

5.1三维计算模型

5.1.1计算段地质条件

5.1.2模型的建立

5.1.3岩体力学参数的选用

5.1.4计算模型及开挖工序

5.2计算结果分析

5.2.1位移分析

5.2.2应力分析

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2不足与展望

参考文献

致谢

附录