基于突变理论的顺层偏压隧道围岩稳定性研究
发布时间：2021-01-05 14:40
自然界中,层状岩体分布广泛,其各向异性力学特性使得隧道围岩受力更加复杂,在该地质条件下隧道施工易造成围岩失稳破坏。而围岩失稳过程是一个非线性突变的过程,要对围岩破坏中的非线性突变情况进行真实反映,并掌握围岩失稳发生时机,有必要在现有的方法上结合非线性科学理论进行围岩稳定性研究。鉴于此,本文将以穿越顺层偏压不良地质区段的西南某高铁隧道建设项目为依托,在数值模拟计算结果的基础上引入突变理论对隧道开挖时围岩稳定性进行研究,并以现场监控量测数据与突变分析结果进行对照分析。本文主要的研究成果如下:（1）采用有限元软件模拟了30o、45o、60o三种岩层倾角下隧道开挖过程,主要分析了上台阶开挖高度由7m变更为9m时关键断面围岩应力、变形特点及规律。研究发现在早期开挖阶段三种岩层倾角下围岩应力、变形曲线变化幅度较小,通过研究断面后0.8D（D为隧道洞径）范围内变化幅度最大,随着开挖远离研究断面,应力、变形趋于稳定;开挖最终阶段左右两侧围岩应力、变形呈非对称分布;研究断面拱顶、左拱腰、左边墙变形值随岩层倾角的增加而增加,而右拱腰、右边墙变形值减小;研究断面左右两侧控制点,除右边墙随倾角的增加呈现先增加...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1研究技术路线图
重庆交通大学硕士论文10第二章偏压隧道成因与层状岩体隧道失稳分析2.1隧道偏压原因偏压隧道是指因某些原因，导致隧道中心面两侧围岩压力差别较大或非对称，进而使得支护结构承载不均匀的隧道。产生隧道偏压的原因主要有以下三种：（1）地形引起的偏压当隧道埋深较浅，所处地形坡度陡峭或隧道两侧埋深有相对高差，例如傍山隧道和隧道进口段（如图2.1.1、2.1.2），这样的地形造成隧道施工过程中支护结构承受不均匀的围岩压力。地形引起的偏压作用见图2.1.3。图2.1.1傍山隧道图2.1.2隧道进口段图2.1.3地形引起的偏压（2）地质构造引起的偏压地质构造引起的偏压现象多发生于层状的岩体和非均质地层中。层状岩体中往往存在发育节理裂隙与软弱结构面，自稳能力降低。当隧道开挖进行时（尤其是在爆破后），岩层受到了极大的扰动，发生应力重分布的围岩容易沿着层间的软弱结构面和滑动面发生位移，造成支护系统承担不对称的载荷现象，形成偏压。如图2.1.4，图2.1.5。
重庆交通大学硕士论文10第二章偏压隧道成因与层状岩体隧道失稳分析2.1隧道偏压原因偏压隧道是指因某些原因，导致隧道中心面两侧围岩压力差别较大或非对称，进而使得支护结构承载不均匀的隧道。产生隧道偏压的原因主要有以下三种：（1）地形引起的偏压当隧道埋深较浅，所处地形坡度陡峭或隧道两侧埋深有相对高差，例如傍山隧道和隧道进口段（如图2.1.1、2.1.2），这样的地形造成隧道施工过程中支护结构承受不均匀的围岩压力。地形引起的偏压作用见图2.1.3。图2.1.1傍山隧道图2.1.2隧道进口段图2.1.3地形引起的偏压（2）地质构造引起的偏压地质构造引起的偏压现象多发生于层状的岩体和非均质地层中。层状岩体中往往存在发育节理裂隙与软弱结构面，自稳能力降低。当隧道开挖进行时（尤其是在爆破后），岩层受到了极大的扰动，发生应力重分布的围岩容易沿着层间的软弱结构面和滑动面发生位移，造成支护系统承担不对称的载荷现象，形成偏压。如图2.1.4，图2.1.5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]主应力方向对软岩隧道稳定性影响的试验研究[J]. 代聪,何川,夏舞阳,李世琦. 西南交通大学学报. 2018(02)
[2]层状围岩中管片衬砌受力特征的模型试验研究[J]. 胡雄玉,杨清浩,何川,曹淞宇. 岩土工程学报. 2018(10)
[3]浅埋偏压隧道洞口段软弱围岩失稳突变理论分析[J]. 左清军,吴立,陆中玏,谈云志,袁青. 岩土力学. 2015(S2)
[4]急倾斜软硬互层巷道变形破坏机制及支护技术研究[J]. 杨帆,陈卫忠,郑朋强,伍国军,袁敬强,于建新. 岩土力学. 2014(08)
[5]软弱夹层对隧道围岩稳定性影响规律研究[J]. 石少帅,李术才,李利平,隋斌,周宗青. 地下空间与工程学报. 2013(04)
[6]节理特征对破碎围岩稳定性影响的模型试验[J]. 索超峰,石益东,李军. 公路交通科技. 2013(04)
[7]国标《工程岩体分级标准》的应用与进展[J]. 邬爱清,柳赋铮. 岩石力学与工程学报. 2012(08)
[8]深埋隧道层状岩体破坏过程特征模型试验[J]. 夏彬伟,胡科,卢义玉,李丹,丁红. 中国公路学报. 2012(01)
[9]基于量化的GSI系统和Hoek-Brown准则的岩体力学参数的估计[J]. 胡盛明,胡修文. 岩土力学. 2011(03)
[10]地铁隧道明挖法施工基坑支护稳定性研究[J]. 杨晓杰,刘冬明,张帆,张保童,黄新生,韩巧云. 地下空间与工程学报. 2010(03)
博士论文
[1]地下立交近接隧道稳定性的理论分析与模拟研究[D]. 郭子红.重庆大学 2010
[2]巷道围岩失稳机制及冲击矿压机理研究[D]. 秦昊.中国矿业大学 2008
[3]突变理论在岩土与结构工程中的若干应用[D]. 张业民.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]公路隧道施工围岩稳定极限位移预测模型研究[D]. 马玉杰.北京交通大学 2014
[2]层状岩体隧道围岩稳定性及破坏模式研究[D]. 邵远扬.西南交通大学 2013
[3]地质顺层偏压隧道施工力学研究[D]. 于跃勋.西南交通大学 2004
[4]单线铁路隧道地质顺层偏压衬砌结构的试验研究[D]. 任桂兰.西南交通大学 2004
本文编号：2958847
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1研究技术路线图
重庆交通大学硕士论文10第二章偏压隧道成因与层状岩体隧道失稳分析2.1隧道偏压原因偏压隧道是指因某些原因，导致隧道中心面两侧围岩压力差别较大或非对称，进而使得支护结构承载不均匀的隧道。产生隧道偏压的原因主要有以下三种：（1）地形引起的偏压当隧道埋深较浅，所处地形坡度陡峭或隧道两侧埋深有相对高差，例如傍山隧道和隧道进口段（如图2.1.1、2.1.2），这样的地形造成隧道施工过程中支护结构承受不均匀的围岩压力。地形引起的偏压作用见图2.1.3。图2.1.1傍山隧道图2.1.2隧道进口段图2.1.3地形引起的偏压（2）地质构造引起的偏压地质构造引起的偏压现象多发生于层状的岩体和非均质地层中。层状岩体中往往存在发育节理裂隙与软弱结构面，自稳能力降低。当隧道开挖进行时（尤其是在爆破后），岩层受到了极大的扰动，发生应力重分布的围岩容易沿着层间的软弱结构面和滑动面发生位移，造成支护系统承担不对称的载荷现象，形成偏压。如图2.1.4，图2.1.5。
重庆交通大学硕士论文10第二章偏压隧道成因与层状岩体隧道失稳分析2.1隧道偏压原因偏压隧道是指因某些原因，导致隧道中心面两侧围岩压力差别较大或非对称，进而使得支护结构承载不均匀的隧道。产生隧道偏压的原因主要有以下三种：（1）地形引起的偏压当隧道埋深较浅，所处地形坡度陡峭或隧道两侧埋深有相对高差，例如傍山隧道和隧道进口段（如图2.1.1、2.1.2），这样的地形造成隧道施工过程中支护结构承受不均匀的围岩压力。地形引起的偏压作用见图2.1.3。图2.1.1傍山隧道图2.1.2隧道进口段图2.1.3地形引起的偏压（2）地质构造引起的偏压地质构造引起的偏压现象多发生于层状的岩体和非均质地层中。层状岩体中往往存在发育节理裂隙与软弱结构面，自稳能力降低。当隧道开挖进行时（尤其是在爆破后），岩层受到了极大的扰动，发生应力重分布的围岩容易沿着层间的软弱结构面和滑动面发生位移，造成支护系统承担不对称的载荷现象，形成偏压。如图2.1.4，图2.1.5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]主应力方向对软岩隧道稳定性影响的试验研究[J]. 代聪,何川,夏舞阳,李世琦. 西南交通大学学报. 2018(02)
[2]层状围岩中管片衬砌受力特征的模型试验研究[J]. 胡雄玉,杨清浩,何川,曹淞宇. 岩土工程学报. 2018(10)
[3]浅埋偏压隧道洞口段软弱围岩失稳突变理论分析[J]. 左清军,吴立,陆中玏,谈云志,袁青. 岩土力学. 2015(S2)
[4]急倾斜软硬互层巷道变形破坏机制及支护技术研究[J]. 杨帆,陈卫忠,郑朋强,伍国军,袁敬强,于建新. 岩土力学. 2014(08)
[5]软弱夹层对隧道围岩稳定性影响规律研究[J]. 石少帅,李术才,李利平,隋斌,周宗青. 地下空间与工程学报. 2013(04)
[6]节理特征对破碎围岩稳定性影响的模型试验[J]. 索超峰,石益东,李军. 公路交通科技. 2013(04)
[7]国标《工程岩体分级标准》的应用与进展[J]. 邬爱清,柳赋铮. 岩石力学与工程学报. 2012(08)
[8]深埋隧道层状岩体破坏过程特征模型试验[J]. 夏彬伟,胡科,卢义玉,李丹,丁红. 中国公路学报. 2012(01)
[9]基于量化的GSI系统和Hoek-Brown准则的岩体力学参数的估计[J]. 胡盛明,胡修文. 岩土力学. 2011(03)
[10]地铁隧道明挖法施工基坑支护稳定性研究[J]. 杨晓杰,刘冬明,张帆,张保童,黄新生,韩巧云. 地下空间与工程学报. 2010(03)
博士论文
[1]地下立交近接隧道稳定性的理论分析与模拟研究[D]. 郭子红.重庆大学 2010
[2]巷道围岩失稳机制及冲击矿压机理研究[D]. 秦昊.中国矿业大学 2008
[3]突变理论在岩土与结构工程中的若干应用[D]. 张业民.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]公路隧道施工围岩稳定极限位移预测模型研究[D]. 马玉杰.北京交通大学 2014
[2]层状岩体隧道围岩稳定性及破坏模式研究[D]. 邵远扬.西南交通大学 2013
[3]地质顺层偏压隧道施工力学研究[D]. 于跃勋.西南交通大学 2004
[4]单线铁路隧道地质顺层偏压衬砌结构的试验研究[D]. 任桂兰.西南交通大学 2004
本文编号：2958847
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