富水软弱围岩隧道受力特性研究
发布时间：2021-04-28 12:27
在隧道建设过程中,当隧道穿越富水软弱围岩段时,隧道容易发生变形过大、侵限、开裂,甚至坍塌等工程问题,因此有必要研究富水软弱围岩隧道的受力特性。本文在研究总结软弱围岩受力特征和变形机制的基础上,以某铁路隧道为工程背景,采用室内试验,数值模拟和现场监测试验相结合的方法,揭示了软弱围岩遇水容易软化的特性,分析了富水软弱围岩隧道的受力特性和稳定性。具体结论如下:（1）在总结软弱围岩含义和分类的基础上,归纳了软弱围岩的变形、强度特征和软弱围岩的塑性、膨胀挤出变形机制。（2）在某铁路隧道软弱围岩段选取了岩样。在天然状态、自由浸水1,3,6和9个月条件下进行了岩样的密度、吸水性、纵波波速、核磁共振和单轴压缩变形试验,从试验过程看,随着自由浸水时间的延长,岩样的吸水率、孔隙率、峰值应变和泊松比逐渐增大,纵波波速、极限单轴抗压强度和弹性模量逐渐减小,当自由浸水至69个月时,岩样的极限单轴抗压强度为8.433MPa,相比于天然状态下的28.187MPa降低了70.08%,从而揭示了软弱围岩遇水容易软化的特性。（3）运用有限元软件MIDAS/GTS分别建立了不同浸水历时,双侧壁导坑法和...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 软弱岩石浸水软化特性研究
1.2.2 软弱围岩隧道施工力学特性研究
1.2.3 软弱围岩隧道稳定性研究
1.3 研究内容
2 软弱围岩受力特征和变形力学机制
2.1 软弱围岩的分类
2.2 软弱围岩的受力特征
2.2.1 软弱围岩的变形特征
2.2.2 软弱围岩的强度特征
2.3 软弱围岩的变形力学机制
2.3.1 塑性挤出变形机制
2.3.2 膨胀挤出变形机制
2.4 本章小结
3 软弱岩石自由浸水软化试验
3.1 试样的选取
3.2 试块的制备
3.3 试验的内容与方法
3.3.1 试验的内容
3.3.2 试验的方法
3.4 试验的结果分析
3.4.1 密度试验结果分析
3.4.2 吸水性试验结果分析
3.4.3 纵波波速试验结果分析
3.4.4 核磁共振试验结果分析
3.4.5 单轴压缩变形试验结果分析
3.5 本章小结
4 软弱围岩隧道稳定性数值分析
4.1 工程概况
4.2 围岩力学特性分析
4.3 数值模型建立
4.3.1 模型尺寸和边界条件的确定
4.3.2 围岩及支护结构力学参数的选取
4.4 双侧壁导坑法数值计算结果分析
4.4.1 围岩位移分析
4.4.2 围岩应力分析
4.4.3 支护结构受力分析
4.5 三台阶预留核心土法数值计算结果分析
4.5.1 围岩位移分析
4.5.2 围岩应力分析
4.5.3 支护结构受力分析
4.6 隧道施工工法比较
4.7 本章小结
5 依托工程现场测试结果与分析
5.1 监控量测方案
5.2 监控量测断面测点布置
5.3 监测结果及分析
5.3.1 围岩位移分析
5.3.2 围岩压力分析
5.4 监测结果与数值模拟结果对比
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑流固耦合效应深埋富水隧道围岩稳定性研究[J]. 张向东,李亦芃,李庆文,殷增光. 长江科学院院报. 2018(10)
[2]浅埋红层软弱隧道围岩破坏特性模型试验研究[J]. 徐前卫,王尉行,孙梓栗,陈国中,吴永波,党虎锋,谢黎栋. 岩土工程学报. 2018(S2)
[3]含2条软弱夹层的隧道围岩开挖过程破坏模式研究[J]. 文海家,胡晶,谢朋,谢祺泷. 中国公路学报. 2018(10)
[4]第四系富水红砂岩地层隧道围岩变形特征研究[J]. 王志杰,徐君祥,徐海岩,周平,夏勇,李瑞尧,唐力. 铁道工程学报. 2018(09)
[5]某超浅埋大跨隧道下穿既有公路施工工法研究[J]. 邓祥辉,袁岽洋,姚军,唐林. 中外公路. 2018(04)
[6]浅埋软弱围岩隧道快速进洞方法及稳定性控制技术研究[J]. 王道远,袁金秀,王记平,程园,王凯,夏勇,王海蛟. 现代隧道技术. 2018(04)
[7]软岩隧道玻纤锚杆预加固掌子面的稳定性分析[J]. 王秀英,郑维翰,张建国,刘卫. 土木工程学报. 2017(S1)
[8]隧道锁脚锚管受力测试方法试验研究[J]. 罗彦斌,陈建勋,杨东辉,李栋. 隧道建设. 2016(12)
[9]红层软岩模型试验相似材料的配比试验研究[J]. 杨旭,苏定立,周斌,刘镇,周翠英. 岩土力学. 2016(08)
[10]动力扰动下含软弱夹层巷道围岩稳定性数值分析[J]. 唐礼忠,高龙华,王春,蒋锋. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
博士论文
[1]炭质板岩大变形隧道结构受力特性及变形控制技术研究[D]. 杜耀辉.长安大学 2017
[2]隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D]. 赵勇.北京交通大学 2012
[3]堡镇软岩隧道大变形机理及控制技术研究[D]. 郭富利.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]软弱围岩隧道施工方法的比较研究[D]. 艾光读.兰州大学 2018
[2]考虑层状围岩蠕变效应的隧道结构受力特性研究[D]. 杨清浩.西南交通大学 2018
[3]钙质泥岩大断面隧道围岩稳定性分析与控制方法及工程应用[D]. 王本硕.山东大学 2017
[4]滇中红层软岩水岩作用及对隧洞工程的影响[D]. 邓通海.成都理工大学 2017
[5]西部富水软弱围岩大断面马头门围岩失稳机理研究[D]. 胡卫军.安徽理工大学 2016
[6]坡前水位升降对炭质泥岩—土分层路堤渗流特征与稳定性影响研究[D]. 黄永和.长沙理工大学 2016
[7]含水特性对软岩隧道围岩稳定性的影响研究[D]. 王恒.长安大学 2015
[8]软弱围岩隨道施工阶段力学性能分析[D]. 程玉强.兰州交通大学 2015
[9]水对软岩力学特性影响的试验研究[D]. 吴平.合肥工业大学 2014
[10]软弱围岩隧道施工力学与稳定性的数值模拟研究[D]. 杨绪烽.重庆交通大学 2013
本文编号：3165477
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 软弱岩石浸水软化特性研究
1.2.2 软弱围岩隧道施工力学特性研究
1.2.3 软弱围岩隧道稳定性研究
1.3 研究内容
2 软弱围岩受力特征和变形力学机制
2.1 软弱围岩的分类
2.2 软弱围岩的受力特征
2.2.1 软弱围岩的变形特征
2.2.2 软弱围岩的强度特征
2.3 软弱围岩的变形力学机制
2.3.1 塑性挤出变形机制
2.3.2 膨胀挤出变形机制
2.4 本章小结
3 软弱岩石自由浸水软化试验
3.1 试样的选取
3.2 试块的制备
3.3 试验的内容与方法
3.3.1 试验的内容
3.3.2 试验的方法
3.4 试验的结果分析
3.4.1 密度试验结果分析
3.4.2 吸水性试验结果分析
3.4.3 纵波波速试验结果分析
3.4.4 核磁共振试验结果分析
3.4.5 单轴压缩变形试验结果分析
3.5 本章小结
4 软弱围岩隧道稳定性数值分析
4.1 工程概况
4.2 围岩力学特性分析
4.3 数值模型建立
4.3.1 模型尺寸和边界条件的确定
4.3.2 围岩及支护结构力学参数的选取
4.4 双侧壁导坑法数值计算结果分析
4.4.1 围岩位移分析
4.4.2 围岩应力分析
4.4.3 支护结构受力分析
4.5 三台阶预留核心土法数值计算结果分析
4.5.1 围岩位移分析
4.5.2 围岩应力分析
4.5.3 支护结构受力分析
4.6 隧道施工工法比较
4.7 本章小结
5 依托工程现场测试结果与分析
5.1 监控量测方案
5.2 监控量测断面测点布置
5.3 监测结果及分析
5.3.1 围岩位移分析
5.3.2 围岩压力分析
5.4 监测结果与数值模拟结果对比
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑流固耦合效应深埋富水隧道围岩稳定性研究[J]. 张向东,李亦芃,李庆文,殷增光. 长江科学院院报. 2018(10)
[2]浅埋红层软弱隧道围岩破坏特性模型试验研究[J]. 徐前卫,王尉行,孙梓栗,陈国中,吴永波,党虎锋,谢黎栋. 岩土工程学报. 2018(S2)
[3]含2条软弱夹层的隧道围岩开挖过程破坏模式研究[J]. 文海家,胡晶,谢朋,谢祺泷. 中国公路学报. 2018(10)
[4]第四系富水红砂岩地层隧道围岩变形特征研究[J]. 王志杰,徐君祥,徐海岩,周平,夏勇,李瑞尧,唐力. 铁道工程学报. 2018(09)
[5]某超浅埋大跨隧道下穿既有公路施工工法研究[J]. 邓祥辉,袁岽洋,姚军,唐林. 中外公路. 2018(04)
[6]浅埋软弱围岩隧道快速进洞方法及稳定性控制技术研究[J]. 王道远,袁金秀,王记平,程园,王凯,夏勇,王海蛟. 现代隧道技术. 2018(04)
[7]软岩隧道玻纤锚杆预加固掌子面的稳定性分析[J]. 王秀英,郑维翰,张建国,刘卫. 土木工程学报. 2017(S1)
[8]隧道锁脚锚管受力测试方法试验研究[J]. 罗彦斌,陈建勋,杨东辉,李栋. 隧道建设. 2016(12)
[9]红层软岩模型试验相似材料的配比试验研究[J]. 杨旭,苏定立,周斌,刘镇,周翠英. 岩土力学. 2016(08)
[10]动力扰动下含软弱夹层巷道围岩稳定性数值分析[J]. 唐礼忠,高龙华,王春,蒋锋. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
博士论文
[1]炭质板岩大变形隧道结构受力特性及变形控制技术研究[D]. 杜耀辉.长安大学 2017
[2]隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D]. 赵勇.北京交通大学 2012
[3]堡镇软岩隧道大变形机理及控制技术研究[D]. 郭富利.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]软弱围岩隧道施工方法的比较研究[D]. 艾光读.兰州大学 2018
[2]考虑层状围岩蠕变效应的隧道结构受力特性研究[D]. 杨清浩.西南交通大学 2018
[3]钙质泥岩大断面隧道围岩稳定性分析与控制方法及工程应用[D]. 王本硕.山东大学 2017
[4]滇中红层软岩水岩作用及对隧洞工程的影响[D]. 邓通海.成都理工大学 2017
[5]西部富水软弱围岩大断面马头门围岩失稳机理研究[D]. 胡卫军.安徽理工大学 2016
[6]坡前水位升降对炭质泥岩—土分层路堤渗流特征与稳定性影响研究[D]. 黄永和.长沙理工大学 2016
[7]含水特性对软岩隧道围岩稳定性的影响研究[D]. 王恒.长安大学 2015
[8]软弱围岩隨道施工阶段力学性能分析[D]. 程玉强.兰州交通大学 2015
[9]水对软岩力学特性影响的试验研究[D]. 吴平.合肥工业大学 2014
[10]软弱围岩隧道施工力学与稳定性的数值模拟研究[D]. 杨绪烽.重庆交通大学 2013
本文编号：3165477
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