深埋隧道软弱围岩渐进性破坏及其锚固效应试验与模拟

发布时间：2018-07-25 09:53

【摘要】：针对软弱岩体中隧道开挖过程中出现的塌方破坏问题,通过室内地质力学模型试验和数值模拟,对有、无锚杆支护情况下围岩的渐进性破坏过程、岩体地表变形以及岩体内部的应力变化规律进行了对比分析,所得结论如下所述:①隧道开挖使得上覆岩层荷载向隧洞左、右两侧转移,拱腰以下岩体往往率先剪切破坏,锁脚锚杆可有效制止岩体初始剪切破坏;②围岩破坏自洞周逐渐向岩体深部发展,沿与水平面夹角为45°+φ/2的方向产生两个滑动面,并在洞顶形成一自然平衡拱,锚杆支护可有效减小岩体塌落范围;③锚杆的存在大大改善了围岩的应力状态,不仅提高了拱腰岩体剪切起裂荷载值,而且还使得拱顶岩体在破坏前可承担更大的上覆荷载;④塌落区内的岩体切向应力呈"跌落式"下降,此特征可用于判断岩体塌落范围及为隧道塌方预警服务。
[Abstract]:Aiming at the problem of collapse failure in tunnel excavation in weak rock mass, the progressive failure process of surrounding rock under the condition of no bolting support is studied by laboratory geomechanical model test and numerical simulation. The ground deformation of rock mass and the variation of stress in rock mass are compared and analyzed. The conclusion is as follows: the excavation of tunnel 1 causes the load of overlying strata to transfer to the left and right sides of the tunnel, and the rock mass below the arch and waist often takes the lead in shear failure. The locking bolt can effectively prevent the initial shear failure of rock mass from the surrounding rock to the deep rock mass, and produce two sliding planes along the direction of 45 掳蠁 / 2 with horizontal plane angle, and form a natural equilibrium arch at the top of the cave. Anchor support can effectively reduce the rock collapse range and the existence of Anchorage can greatly improve the stress state of surrounding rock, not only increase the shear initiation load value of arched rock mass, but also make the arch roof rock mass bear more overburden load before failure. (4) the tangential stress of rock mass in the collapse area decreases in the form of "drop", which can be used to judge the range of rock mass collapse and to serve for early warning of tunnel collapse.
【作者单位】： 同济大学道路与交通工程教育部重点试验室;同济大学岩土与地下工程教育部重点试验室;中国矿业大学力学与建筑工程学院;济南轨道交通集团有限公司;
【基金】：国家自然科学基金重点项目(41130751);国家自然科学基金项目(51174197) 西部交通建设科技项目(2011ZB04)
【分类号】：U456

【参考文献】

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本文编号：2143436