节理对黄土隧道围岩稳定性影响研究

发布时间：2021-09-02 15:16

　　近年来,国内高等级公路建设过程中出现了大量黄土隧道。然而,在大量黄土隧道施工及运营过程中,发生了诸如隧道衬砌开裂、局部塌方等安全事故。分析典型的黄土隧道围岩失稳的原因及破坏情况可知,黄土土体内部节理发育几乎是所有黄土隧道围岩失稳的主要原因之一。因此,开展节理对黄土隧道稳定性影响的研究刻不容缓。基于这一背景,本文搜集、分析了郑西高速铁路隧道工程中黄土隧道围岩大量实测数据,结合目前国内黄土隧道建设的特点,采用有限元软件MIDAS GTS NX建立考虑节理的黄土隧道围岩稳定性分析模型,并在此基础上重点分析节理组数、节理位置以及节理倾角对黄土围岩稳定性的具体影响。得到的主要结论如下:（1）黄土隧道围岩中节理数目越多,隧道围岩完整性越差,土拱效应越不明显,黄土隧道围岩变形越大,拱顶围岩Mises应力逐渐降低,隧道两侧拱腰处围岩Mises应力逐渐增大。（2）黄土隧道围岩节理分布在不同位置,隧道围岩位移场均表现为:拱顶位移最大,拱腰位移次之。节理越靠近隧道边缘,节理两侧围岩位移差异越大,节理越靠近隧道拱顶中部,节理两侧围岩位移差异越小;节理分别处于隧道洞身一侧、拱腰、拱肩以及拱顶时,拱腰处围岩Mis... 

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

围岩弹塑性应力示意图

图 1.2 埋深 10m 时隧道整体垮塌 图 1.3 埋深 50m 时稳定压力拱（2）节理倾角仍然假定开挖面内有 2 组贯通节理，设定节理间距为 2m，隧道埋深为 10m，取 5种不同节理倾角组合进行模拟计算，即 15°和 165°、30°和 150°、45°和 135 °、75°和 105°、90°和 0°。结果发现，当 2 组节理倾角均接近水平时，容易在拱顶形成“压力拱”，隧道围岩整体性较强，围岩稳定性较好；当 2 组节理倾角较大时，在隧道拱顶不容易形成“压力拱”，或发生局部块体掉落，或导致隧道整体失稳。以 2 组节理倾角分别为 30°和 150°为例，隧道顶部围岩中形成“压力拱”，未支护隧道的围岩仍然保持稳定，最大位移为 5.6mm。在 2 组节理倾角较大时，比如分别为60°和 120°，隧道拱顶围岩三角形区域水平应力很小，且有竖向拉应力产生，无法形成“压力拱”，发生塌落现象。具体情况如图 1.4 所示。

埋深50m时稳定压力拱（2）节理倾角

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]大跨度高边墙地下洞室群围岩稳定性评价及支护方案的系统工程地质研究[D]. 巨能攀.成都理工大学 2005



本文编号：3379244