层状岩体隧道围岩稳定性综合研究

发布时间：2018-05-15 04:21

  本文选题：层状岩体 + 稳定性　； 参考：《福州大学》2014年硕士论文

【摘要】：层状岩体作为一种广泛存在于地下工程中的地质体,其稳定性研究一直受到岩土工程界的关注。层状岩体的破坏有其自身特点,在隧洞、地下厂房等地下洞室工程中,层状岩体一旦破坏,很容易造成巨大的经济损失。本文依托赣龙铁路复线隧道工程,以层状岩体结构的隧道为地质模型,采用离散元方法分析。首先对目前常用的评价围岩稳定性的方法、指标在评价层状岩体围岩稳定方面存在的不足进行了分析,在此基础上提出了适宜于层状岩体围岩稳定性评价的指标；随后,分析了在单因素影响(岩层倾角、层厚、岩块性质、埋深及侧压系数)下层状岩体围岩的稳定性规律；最后,应用试验设计方法分析了在综合因素下围岩的稳定性规律。论文的主要研究工作如下：(1)确定了适宜层状岩体围岩稳定性判定指标。首先,通过不同的位移测点,弹性模量、洞径尺寸取值的数值模拟结果进行分析,验证以洞周位移或收敛位移作为层状岩体围岩稳定性的评价指标；其次,通过对塑性区作为判定指标的理论分析,不同的泊松比、洞径取值的数值模拟结果的分析,验证了以塑性区作为层状岩体围岩稳定性的评价指标；最后,通过对剪切滑移区作为判定指标的理论分析,不同的泊松比、洞径数值模拟结果的分析,证明以剪切滑移区作为判定指标的科学性和合理性。(2)确定单因素(岩层倾角、岩层层厚、岩块强度、埋深和侧压系数)对层状岩体隧道围岩稳定性的影响规律。通过对岩层倾角、岩层层厚、岩块强度、埋深及侧压系数不同取值的数值模拟结果分析,揭示了上述因素对层状岩体围岩稳定性的基本规律。(3)确定多因素(赋存环境和岩块性质)对层状岩体隧道围岩稳定性的综合影响规律。采用正交试验方法对层状岩体多因素(包括岩层倾角、层厚、埋深和侧压系数)综合作用对围岩稳定性的影响进行了分析,揭示了岩层倾角、层厚、埋深和侧压系数对层状岩体围岩稳定性影响显著性的大小顺序；采用无重复双因素试验方法对岩块力学指标(包括岩块粘聚力和内摩擦角)对围岩稳定性的影响进行了分析,揭示了岩块粘聚力、内摩擦角对层状岩体围岩稳定性影响显著性的大小顺序。
[Abstract]:Stratified rock mass is a kind of geological body widely existing in underground engineering, and its stability research has been concerned by geotechnical engineering field all the time. The failure of layered rock mass has its own characteristics. In tunnel, underground powerhouse and other underground caverns, once the layered rock mass is destroyed, it is easy to cause huge economic losses. In this paper, the tunnel of layered rock mass structure is used as geological model, and the discrete element method is used to analyze it. First of all, the methods of evaluating the stability of layered rock mass are analyzed, and the shortcomings of the indexes in evaluating the stability of layered rock mass are analyzed. On the basis of this, the index suitable for the evaluation of the stability of the surrounding rock mass of layered rock mass is put forward. The stability law of layered rock mass under the influence of single factor (dip angle, layer thickness, rock mass property, buried depth and lateral pressure coefficient) is analyzed. Finally, the stability law of surrounding rock under comprehensive factors is analyzed by means of experimental design method. The main research work of this paper is as follows: 1. Firstly, by analyzing the numerical simulation results of different displacement measuring points, elastic modulus and diameter size, it is verified that the displacement around the hole or the convergent displacement is used as the evaluation index of the stability of the surrounding rock in layered rock mass. Through the theoretical analysis of the plastic zone as the judgment index, the analysis of the numerical simulation results of different Poisson's ratio and the diameter of the tunnel, it is verified that the plastic zone is used as the evaluation index of the stability of the surrounding rock mass of layered rock. Through the theoretical analysis of the shear slip zone as the judgment index, the analysis of the numerical simulation results of different Poisson's ratio and the diameter of the tunnel, it is proved that the shear slip zone is used as the scientific and reasonable index to determine the single factor (rock dip angle). The influence of strata thickness, rock mass strength, buried depth and lateral pressure coefficient on the stability of the surrounding rock in layered rock tunnel. The numerical simulation results of the dip angle, the thickness, the strength, the buried depth and the lateral pressure coefficient of the rock are analyzed. It is revealed that the basic law of the above factors on the stability of layered rock mass surrounding rock mass.) the comprehensive influence law of multi-factors (occurrence environment and rock mass property) on the stability of layered rock mass tunnel surrounding rock mass is determined. In this paper, the influence of multi-factors (including dip angle, layer thickness, buried depth and lateral pressure coefficient) of layered rock mass on the stability of surrounding rock is analyzed by means of orthogonal test, and the slope angle and thickness of stratum are revealed. The influence of buried depth and lateral pressure coefficient on the stability of layered rock mass is in the order of significance, and the influence of rock mass mechanics index (including cohesion and angle of internal friction) on the stability of surrounding rock is analyzed by using non-repeated double-factor test method. The order in which the cohesion of rock block and the angle of internal friction affect the stability of layered rock mass is revealed.
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U451.2

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本文编号：1890950