高地应力脆硬围岩隧道失稳机理及控制措施研究

发布时间：2023-05-19 19:15

　　随着我国交通基础设施快速发展,越来越多高速公路隧道开始往山区发展,这类隧道延伸长、深埋大、初始地应力大,爆破开挖后围岩稳定性会受到复杂的地质情况的影响,特别是穿越构造破碎带的区段,在开挖扰动下掌子面及其后方未支护岩体极易发生垮塌,给隧道施工和人员安全带来了很大的威胁。因此,结合米仓山隧道施工、运营初期的工程实际,深入开展隧道脆硬石英闪长岩、隧道稳定性与垮塌、隧道运营期智能监控,不仅能对米仓山隧道具体工程问题的解决提供技术支撑,对保证具体工程的质量和施工运营安全、优化设计都具有重要的实际意义。为了保障脆硬围岩高地应力隧道施工安全、提高施工效率、提出长期监测及支护控制措施,本文通过室内试验、理论分析、数值模拟、现场观测、检测和监测、工程实例分析等多种手段对高地应力脆硬围岩隧道失稳机理及控制措施进行研究,其主要研究方法、内容及结果如下:(1)通过对米仓山隧道石英闪长岩单轴、三轴压缩试验,分析不同围压下试样的应力-应变曲线、宏观破裂情况、岩石基本力学参数,并结合声发射试验对岩石破坏的过程进行分析。同时,采用PFC^2D对压缩试验进行颗粒流模拟,揭示岩石微观破裂特征和微观破裂...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 脆硬岩试验研究
        1.2.2 脆硬围岩高地应力隧道数值模拟研究
        1.2.3 深埋隧道的测试及支护理论研究
    1.3 目前研究存在的问题
    1.4 研究内容和思路
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究方法及技术路线
第2章 米仓山隧道简介及高地应力工程问题
    2.1 米仓山隧道概况
        2.1.1 工程简介
        2.1.2 工程地质
    2.2 地应力特征
    2.3 隧道高地应力段施工面临的问题
第3章 隧道高地应力段石英闪长岩室内试验研究
    3.1 既有研究成果
    3.2 石英闪长岩岩样特征
    3.3 试验准备及试验过程
    3.4 试验结果及分析
        3.4.1 宏观力学特征
        3.4.2 岩石破坏过程分析
        3.4.3 强度参数研究
    3.5 石英闪长岩压缩试验的验证
        3.5.1 岩石试验模拟理论和模型建立
        3.5.2 微观破裂特征
        3.5.3 微观破裂演化规律
    3.6 本章小结
第4章 深埋高地应力隧道开挖稳定性及控制措施研究
    4.1 隧道高地应力段开挖模拟
        4.1.1 模型的建立
        4.1.2 高地应力段开挖稳定性分析
        4.1.3 破坏机制分析
        4.1.4 垮塌过程分析
    4.2 锚杆参数优化
        4.2.1 锚杆长度
        4.2.2 锚杆间距
    4.3 二衬施作时间效应分析
    4.4 支护控制措施研究
        4.4.1 卸压爆破
        4.4.2 开挖方式及进尺
        4.4.3 总体支护控制措施
    4.5 本章小结
第5章 隧道支护结构长期智能监控系统研究
    5.1 隧道支护结构受力监测方案
        5.1.1 总体方案
        5.1.2 监测仪器及现场安装
    5.2 基于模糊综合评价的隧道支护结构健康评估
        5.2.1 米仓山隧道支护结构模糊综合评价体系构建
        5.2.2 米仓山隧道运营前期支护结构健康评估
    5.3 智能监控系统
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3819943