千枚岩强度参数各向异性及对隧道围岩大变形的影响
发布时间：2022-01-17 06:39
软岩隧道大都存在围岩变形量大且持续时间长等问题,其围岩变形具有非常明显的蠕变性,且蠕变性是引起软岩大变形的重要因素。调查研究发现,研究段不同倾角条件下的变形特征不同。因此,研究软岩隧道围岩蠕变各向异性特征对研究隧道围岩大变形具有重要的意义。本论文以成兰铁路某隧道D5K218+090+105段（倾角45°）D5K218+935+965段（倾角70°）和D5K222+100+120段（倾角20°）为工程背景,考虑层状软岩蠕变各向异性特征,研究层面不同倾角情况下千枚岩强度参数各向异性。通过薄片鉴定、X射线衍射分析等手段对软岩的成分进行确定;通过单轴抗压强度试验、单轴压缩变形试验、直接剪切强度试验等对软岩的力学特性进行研究;通过考虑层状千枚岩蠕变各向异性设计蠕变试验,对千枚岩蠕变参数各向异性及其对隧道围岩大变形的影响进行研究。经总结之后可得出以下主要结论:（1）利用薄片鉴定和X射线衍射分析可知软岩为千枚岩,矿物成分以石英为主,其次为伊利石、云母和绿泥石;且通过膨胀性试验证明隧址区的千枚岩为非膨胀性软岩。（2）通过单轴压缩强度变形...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D5K218+090～+105拱顶初支混凝土剥落
图 1-1 D5K218+090～+105 拱顶初支混凝土剥落图 1-2 D5K218+935～+965 拱腰砼开裂、剥落图 1-3 D5K222+100～+120 拱腰初支剥落开裂图 1-4 D5K222+100～+120 拱顶初支钢拱架变形据统计，隧道所穿越的围岩岩层倾角范围是从 20°左右的缓倾角到 80°左右的陡倾角。结合监测数据统计发现，隧道拱顶累计沉降量普遍比拱腰累计收敛量大。但在岩层倾角约为 45°时拱顶累计沉降量 A 是拱腰收敛量 S 的 1.5~2.0 倍。而岩层倾角小于 45°和大于 45°的隧道拱顶累计沉降量 A 与拱腰收敛量 S 的比值
图 1-3 D5K222+100～+120 拱腰初支剥落开裂图 1-4 D5K222+100～+120 拱顶初支钢拱架变形据统计，隧道所穿越的围岩岩层倾角范围是从 20°左右的缓倾角到 80°左右的陡倾角。结合监测数据统计发现，隧道拱顶累计沉降量普遍比拱腰累计收敛量大。但在岩层倾角约为 45°时拱顶累计沉降量 A 是拱腰收敛量 S 的 1.5~2.0 倍。而岩层倾角小于 45°和大于 45°的隧道拱顶累计沉降量 A 与拱腰收敛量 S 的比值均大于 2.0 倍，且小于 45°的比值比大于 45°的略大。因此不难发现，在同一隧道段的不同部位，岩层产状成为影响围岩大变形的重要因素。为了确保隧道在日后长期运营过程中的经济与安全，本文将对隧道软弱围岩各向异性进行研究，以成兰铁路某隧道 D5K218+090～+105 段（倾角 45°）、D5K218+935～+965 段（倾角70°）和 D5K222+100～+120 段（倾角 20°）为依托。三段岩性都主要为千枚岩、板岩、炭质千枚岩夹砂岩、炭质板岩，局部夹白色石英岩脉，薄层状，弱风化，岩质较软，节理裂隙发育，板岩、炭质板岩遇水易软化，围岩破碎，拱顶及掌子面掉块，围岩整体稳定性差。岩层倾角分别约 20°、45°、70°。研究段的其他情况见如下研究段概况表 1-2 与剖面位置示意图 1-5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]片麻岩蠕变特性试验研究[J]. 梁冰,张涛,王俊光,李刚,武鹏飞. 实验力学. 2018(03)
[2]特大断面板岩隧道施工期围岩变形时空效应分析[J]. 左清军,吴友银,闫天玺. 防灾减灾工程学报. 2018(02)
[3]板岩各向异性三轴蠕变特性的试验研究[J]. 路强,孟陆波,刘天毅. 科学技术与工程. 2018(06)
[4]成兰铁路云屯堡隧道软岩大变形特征及地质成因分析[J]. 陈桂虎,韩爱果,陈锦涛. 铁道建筑. 2017(10)
[5]不同围压作用下砂岩蠕变特性及非线性黏弹塑性模型研究[J]. 刘东燕,谢林杰,庹晓峰,龙丽洁. 岩石力学与工程学报. 2017(S2)
[6]Hoek-Brown准则在岩石强度各向异性评价中的应用[J]. 周广照,彭云晖,许思勇,冉晓军,李平. 地质科技情报. 2017(02)
[7]考虑含水率的红层泥岩蠕变特性及改进伯格斯模型[J]. 巨能攀,黄海峰,郑达,周新,张成强. 岩土力学. 2016(S2)
[8]考虑时空效应的隧道围岩变形分析[J]. 何栋梁,成彦惠,方建勤,柳群义. 公路交通科技. 2016(07)
[9]考虑各向异性特征的三维岩体结构面峰值剪切强度研究[J]. 陈世江,朱万成,王创业,王超,郭灵飞. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
[10]山岭隧道洞口段围岩变形特征分析[J]. 侯俊敏,董辉. 地下空间与工程学报. 2014(04)
博士论文
[1]秦岭变质岩区岩体结构特征及公路边坡稳定性研究[D]. 贺汇文.长安大学 2009
[2]中国大陆浅层地壳地应力场分布规律及工程扰动特征研究[D]. 景锋.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
[3]岩体流变特性的试验研究及模型参数辨识[D]. 丁秀丽.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2005
[4]岩石流变的本构模型及其智能辨识研究[D]. 陈沅江.中南大学 2003
[5]高地应力区结构性流变围岩稳定性研究[D]. 刘高.成都理工大学 2002
硕士论文
[1]高地应力软岩隧道超前导洞法施工围岩变形预释放规律研究[D]. 郭小雄.中国铁道科学研究院 2011
[2]层状软岩流变参数各向异性特征及其对隧洞围岩稳定性的影响研究[D]. 贾欣媛.成都理工大学 2011
[3]乌鞘岭特长隧道F7断层挤压大变形控制技术[D]. 项志敏.西南交通大学 2006
[4]高地应力围岩挤压性大变形分析及数值模拟[D]. 鄢建华.南京水利科学研究院 2004
本文编号：3594238
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D5K218+090～+105拱顶初支混凝土剥落
图 1-1 D5K218+090～+105 拱顶初支混凝土剥落图 1-2 D5K218+935～+965 拱腰砼开裂、剥落图 1-3 D5K222+100～+120 拱腰初支剥落开裂图 1-4 D5K222+100～+120 拱顶初支钢拱架变形据统计，隧道所穿越的围岩岩层倾角范围是从 20°左右的缓倾角到 80°左右的陡倾角。结合监测数据统计发现，隧道拱顶累计沉降量普遍比拱腰累计收敛量大。但在岩层倾角约为 45°时拱顶累计沉降量 A 是拱腰收敛量 S 的 1.5~2.0 倍。而岩层倾角小于 45°和大于 45°的隧道拱顶累计沉降量 A 与拱腰收敛量 S 的比值
图 1-3 D5K222+100～+120 拱腰初支剥落开裂图 1-4 D5K222+100～+120 拱顶初支钢拱架变形据统计，隧道所穿越的围岩岩层倾角范围是从 20°左右的缓倾角到 80°左右的陡倾角。结合监测数据统计发现，隧道拱顶累计沉降量普遍比拱腰累计收敛量大。但在岩层倾角约为 45°时拱顶累计沉降量 A 是拱腰收敛量 S 的 1.5~2.0 倍。而岩层倾角小于 45°和大于 45°的隧道拱顶累计沉降量 A 与拱腰收敛量 S 的比值均大于 2.0 倍，且小于 45°的比值比大于 45°的略大。因此不难发现，在同一隧道段的不同部位，岩层产状成为影响围岩大变形的重要因素。为了确保隧道在日后长期运营过程中的经济与安全，本文将对隧道软弱围岩各向异性进行研究，以成兰铁路某隧道 D5K218+090～+105 段（倾角 45°）、D5K218+935～+965 段（倾角70°）和 D5K222+100～+120 段（倾角 20°）为依托。三段岩性都主要为千枚岩、板岩、炭质千枚岩夹砂岩、炭质板岩，局部夹白色石英岩脉，薄层状，弱风化，岩质较软，节理裂隙发育，板岩、炭质板岩遇水易软化，围岩破碎，拱顶及掌子面掉块，围岩整体稳定性差。岩层倾角分别约 20°、45°、70°。研究段的其他情况见如下研究段概况表 1-2 与剖面位置示意图 1-5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]片麻岩蠕变特性试验研究[J]. 梁冰,张涛,王俊光,李刚,武鹏飞. 实验力学. 2018(03)
[2]特大断面板岩隧道施工期围岩变形时空效应分析[J]. 左清军,吴友银,闫天玺. 防灾减灾工程学报. 2018(02)
[3]板岩各向异性三轴蠕变特性的试验研究[J]. 路强,孟陆波,刘天毅. 科学技术与工程. 2018(06)
[4]成兰铁路云屯堡隧道软岩大变形特征及地质成因分析[J]. 陈桂虎,韩爱果,陈锦涛. 铁道建筑. 2017(10)
[5]不同围压作用下砂岩蠕变特性及非线性黏弹塑性模型研究[J]. 刘东燕,谢林杰,庹晓峰,龙丽洁. 岩石力学与工程学报. 2017(S2)
[6]Hoek-Brown准则在岩石强度各向异性评价中的应用[J]. 周广照,彭云晖,许思勇,冉晓军,李平. 地质科技情报. 2017(02)
[7]考虑含水率的红层泥岩蠕变特性及改进伯格斯模型[J]. 巨能攀,黄海峰,郑达,周新,张成强. 岩土力学. 2016(S2)
[8]考虑时空效应的隧道围岩变形分析[J]. 何栋梁,成彦惠,方建勤,柳群义. 公路交通科技. 2016(07)
[9]考虑各向异性特征的三维岩体结构面峰值剪切强度研究[J]. 陈世江,朱万成,王创业,王超,郭灵飞. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
[10]山岭隧道洞口段围岩变形特征分析[J]. 侯俊敏,董辉. 地下空间与工程学报. 2014(04)
博士论文
[1]秦岭变质岩区岩体结构特征及公路边坡稳定性研究[D]. 贺汇文.长安大学 2009
[2]中国大陆浅层地壳地应力场分布规律及工程扰动特征研究[D]. 景锋.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
[3]岩体流变特性的试验研究及模型参数辨识[D]. 丁秀丽.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2005
[4]岩石流变的本构模型及其智能辨识研究[D]. 陈沅江.中南大学 2003
[5]高地应力区结构性流变围岩稳定性研究[D]. 刘高.成都理工大学 2002
硕士论文
[1]高地应力软岩隧道超前导洞法施工围岩变形预释放规律研究[D]. 郭小雄.中国铁道科学研究院 2011
[2]层状软岩流变参数各向异性特征及其对隧洞围岩稳定性的影响研究[D]. 贾欣媛.成都理工大学 2011
[3]乌鞘岭特长隧道F7断层挤压大变形控制技术[D]. 项志敏.西南交通大学 2006
[4]高地应力围岩挤压性大变形分析及数值模拟[D]. 鄢建华.南京水利科学研究院 2004
本文编号：3594238
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