层状与非均质岩体中隧道围岩变形和衬砌结构力学特性研究

发布时间：2017-06-20 07:18

  本文关键词：层状与非均质岩体中隧道围岩变形和衬砌结构力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在复杂山区铁路隧道修建过程中经常要遇到层状岩体和软硬非均质岩体。本文以此为背景,对层状岩体和软硬交界岩体中隧道变形和破坏模式进行研究。采用有限元数值方法对层状岩体、非均质岩体中隧道围岩稳定性和支护结构受力特性进行分析,研究的主要内容包括：针对层状围岩的结构性质,分别建立岩层层面倾角为0°、15°、30°、45°、60°75°、90°和层面间距为1m、2m、3m、4m、5m的不同工况进行数值计算,对隧道开挖后围岩的变形、应力分布、塑性区分布状况以及支护结构内力和安全系数进行分析。得出倾角岩层面倾角与岩层面间距对隧道稳定性的影响较大的结论。针对软硬不均围岩所具有的变形特征,分别建立软硬岩交界面倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°和交界面两侧软硬岩不同位置的多个工况进行数值计算,对隧道开挖面穿越软硬岩交界面时围岩的变形、应力分布特征以及支护结构内力和安全系数进行分析。得出软硬岩非均质岩体隧道稳定性主要受软岩控制的结论。对处于层状岩体中的郑万铁路荣家湾隧道施工过程中围岩变形特性进行分析,并以此提出通过改变初期支护中锚杆的布设方式来控制围岩的变形。
【关键词】：层状岩体 非均质岩体 偏压隧道 软硬岩交界面 有限元法 非对称支护
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U451
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 问题的提出11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 地形偏压隧道研究现状13-14
• 1.2.2 地质偏压隧道研究现状14-16
• 1.2.3 非对称支护结构研究现状16-17
• 1.3 主要研究内容、技术路线17-19
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-19
• 第2章 地质偏压隧道围岩变形破坏模式分析19-33
• 2.1 概述19
• 2.2 围岩常见破坏模式分析19-20
• 2.3 层状岩体隧道稳定性分析20-30
• 2.3.1 层状围岩洞室轴向与岩层产状的相关性20-21
• 2.3.2 层状岩体结构分类21-23
• 2.3.3 层状岩体破坏模式分析23-26
• 2.3.4 层状岩体破坏模式弹性本构分析26-30
• 2.4 非均质岩体隧道稳定性分析30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 层状岩体隧道围岩应力及衬砌结构受力特性数值分析33-86
• 3.1 概述33
• 3.2 顺层围岩层面倾角对隧道偏压影响分析33-59
• 3.2.1 模型建立及参数取值33-38
• 3.2.2 围岩变形分析38-43
• 3.2.3 围岩应力分析43-46
• 3.2.4 围岩塑性区分析46-50
• 3.2.5 衬砌结构内力分析50-59
• 3.3 顺层围岩层面间距对隧道偏压影响分析59-83
• 3.3.1 模型建立及参数取值59-61
• 3.3.2 围岩变形分析61-67
• 3.3.3 围岩应力分析67-71
• 3.3.4 围岩塑性区分析71-75
• 3.3.5 衬砌结构内力分析75-83
• 3.4 本章小结83-86
• 第4章 非均质地层隧道围岩及衬砌受力特性数值分析86-113
• 4.1 概述86
• 4.2 模型建立与参数取值86-88
• 4.2.1 模型建立86-87
• 4.2.2 参数选取87-88
• 4.3 围岩变形分析88-96
• 4.4 围岩应力分析96-99
• 4.5 衬砌结构内力分析99-111
• 4.6 本章小结111-113
• 第5章 工程实例与隧道支护措施优化探讨113-122
• 5.1 概述113
• 5.2 工程背景113-115
• 5.2.1 工程概况113
• 5.2.2 地层岩性113-114
• 5.2.3 地质构造114-115
• 5.3 荣家湾隧道数值模拟115-118
• 5.3.1 模型建立115-116
• 5.3.2 计算参数116
• 5.3.3 围岩变形分析116-117
• 5.3.4 围岩应力分析117-118
• 5.4 隧道支护措施优化探讨118-121
• 5.4.1 优化方案118
• 5.4.2 结果对比分析118-121
• 5.5 本章小结121-122
• 结论与展望122-124
• 结论122
• 展望122-124
• 致谢124-125
• 参考文献125-129
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目129

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