层状岩体隧道围岩稳定性及破坏模式研究

摘要

层状岩体，由于受结构面的影响，其破坏机制及破坏模式明显不同于其它岩体。在层状岩体中修建隧道，围岩稳定性及破坏模式问题比较突出。本文以重庆南川至涪陵高速公路的鸭江隧道工程为背景，主要以有限元数值模拟为手段，针对层状岩体隧道围岩的破坏模式、变形破坏机制及围岩稳定性进行了研究和分析，主要工作包括:
　　 (1)考虑层状岩体隧道的特殊性，依据岩体的破坏机制，针对层状岩体隧道围岩总结提出4种典型破坏模式，即顺层滑移、弯曲折断、挤压外鼓和楔形体破坏;
　　 (2)将强度折减法应用于隧道稳定性分析中，采用数值模拟的方法将围岩的力学性质逐步弱化，研究了围岩稳定性、变形破坏模式及失稳破坏的机制;通过对比安全系数的大小来直观反映围岩的稳定性;
　　 (3)通过数值分析，研究了在不同倾角、不同厚度、不同节理组数条件下层状岩体的隧道围岩稳定性及破坏模式;
　　 (4)通过数值模拟，根据对围岩变形、围岩应力、塑性区分布及安全系数大小四个方面的分析，获取了(Ⅴ)级围岩下双洞隧道的合理净距。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 层状岩体研究

1．2．2 地下工程围岩变形破坏模式研究

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 层状岩体隧道围岩破坏模式地质分析

2．1 概述

2．2 层状岩体的类型划分

2．2．1 岩体结构划分的目的

2．2．2 层状岩体的类型划分

2．3 层状岩体隧道围岩破坏模式

2．3．1 层状岩体隧道围岩的破坏机制

2．3．2 层状岩体隧道破坏模式分类

2．4 本章小结

第3章 鸭江隧道数值模拟

3．1 概述

3．2 计算方法介绍

3．2．1 有限元介绍

3．2．2 有限元强度折减系数法

3．3 工程背景

3．3．1 工程概况

3．3．2 地层岩性

3．3．3 地质构造

3．3．4 围岩级别划分

3．4 鸭江隧道破坏机制的数值模拟

3．4．1 数值模型及参数选取

3．4．2 不同折减系数下围岩变形分析

3．4．3 不同折减系数下围岩应力分析

3．4．4 不同折减系数下塑性区分析

3．5 本章小结

第4章 层状岩体隧道围岩稳定性数值分析

4．1 概述

4．2 岩层倾角对层状岩体隧道围岩稳定性研究

4．2．1 数值模型及参数选取

4．2．2 围岩变形分析

4．2．3 围岩应力分析

4．2．4 塑性区及安全系数分析

4．3 岩层厚度对层状岩体隧道围岩稳定性研究

4．3．1 数值模型及参数选取

4．3．2 围岩变形分析

4．3．3 围岩应力分析

4．3．4 塑性区及安全系数分析

4．4 两组节理岩体隧道开挖稳定性研究

4．4．1 数值模型及参数选取

4．4．2 围岩变形分析

4．4．3 围岩应力分析

4．4．4 塑性区及安全系数分析

4．5 层状岩体双洞隧道安全净距研究

4．5．1 数值模型及参数选取

4．5．2 围岩变形分析

4．5．3 围岩应力分析

4．5．4 塑性区及安全系数分析

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加科研工作与发表论文