褶皱翼部隧道围岩稳定性分析

发布时间：2020-06-28 03:56

【摘要】：山区地质环境复杂,在修建隧道过程中常遇到围岩破碎变形、失稳坍塌、涌水、岩爆等突发状况,对生命和财产造成不可估计的结果,因此确保隧道在施工及使用期间围岩的安全稳定,对实际工程有十分重要的意义。本文以山区常见的褶皱构造为研究对象,重点讨论翼部隧道的稳定性问题。褶皱区域受到地质构造的影响,应力的分布与传递发生改变,为计算隧道在褶皱翼部受力特征,从翼部的岩体特征出发,结合力学基础理论,建立了褶皱翼部力学模型,通过计算得到翼部岩体应力状态,以此为计算区域的初始应力。在隧道开挖后及支护后,确定相应条件下应力边界条件,结合地下工程中围岩状态的计算式,计算得到相应条件下围岩的应力及位移的计算表达式,为翼部隧道的稳定性分析提供理论基础。在数值模拟方面,以当金山隧道为工程背景,选取构造发育区志留系岩体参数与应力值,采用有限元计算软件ANSYS模拟不同应力状态下岩体的受力特点及变形情况。在建立褶皱模型后,首先模拟了初始应力场下岩体状态,然后利用软件中生死单元,对翼部隧道进行开挖与支护模拟,得到围岩在支护前后应力及位移云图。在洞周设置8个点监测围岩应力及位移值,并与理论计算结果对比,为翼部隧道稳定性分析提供参考。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U451.2
【图文】：

岩稳定的因素应力力主要为自重应力，自重应力是由上覆岩层重量所引运动在岩体中所引起的，处于地质构造区域，构造力视，岩体的初始应力受地质构造的影响，与层状岩体存行地下工程建设时，需要对岩体内力状态有全面的了等安全事故，需特别地注意初始应力。褶皱的形成过程、规模、受力状态等均不相同，在工地确定岩体的受力。在理论计算构造应力方面，因自认识不够深刻，没能揭示褶皱的一般规律，对地下岩的水平应力计算存在较大误差。由于地质构造对应力自重应力较大，核部相对较小，向斜部分两翼较核部特点[41]，背斜自重应力如图 2.1 所示。

法获得特殊构造区域的应力，从而对隧道的影响做出预估，减低工程风险。.2.2 隧道轴线位置在褶皱区域修筑隧道，隧道轴线与褶皱轴线的相对关系会影响围岩应力，宝等以高黎贡山隧道为基础，研究了隧道轴线与褶皱轴线的位置关系对围岩的影响，并提出适宜的隧道选线位置[42]。当两条轴线线相互平行时，如图 示，假设隧道轴线为直线且褶皱为直立水平褶皱，隧道上一点沿轴线与褶皱对位置不变，假设受力沿轴线不变的，隧道的长度远大于其跨度，模型可从状态简化为平面应变问题求解。褶皱区域不同位置变形不同，受力状态也不相同，背斜核部应力大于翼部选择隧道的位置时尽量是放在应力较小的翼部区域，与背斜类似，向斜部分宜选择翼部修建。当两条轴线相互垂直时，如图 2.3 所示，隧道依次穿越了、核部，又从翼部穿出，从翼部到核部应力逐渐增大，在核部达到最大，隧轴线的受力是变化的，在计算过程中需具体分析隧道处于褶皱不同位置围岩稳定性。

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本文编号：2732522