基于流固耦合的富水大断面隧道围岩稳定性研究
本文选题:富水地层 + 大断面隧道 ; 参考:《中外公路》2014年03期
【摘要】:富水区大断面隧道极易引发掌子面涌突水、塌方事故,具有很大的施工风险,开挖强卸荷和饱水软化围岩耦合作用一直是众多隧道工作者关注的热点。建立各向异性流固耦合非线性力学模型,研究施工过程中能量积聚、水压分布以及力学响应。结果表明:掌子面前方水压出现积聚现象,应进行超前排水,疏水长度0.6倍洞跨。隧道拱顶出现能量积聚现象,施工过程中要加强拱顶设计参数。隧道围岩能量密度和最大剪应力峰值位置对应压力拱,孕育岩体失稳潜在要素,可作为围岩稳定性判定标准。随着掌子面推进和围岩强度变差,压力拱向深部岩体移动,形成动态拱效应。
[Abstract]:Large section tunnel in water-rich area is easy to cause water inrush and collapse accident, which has great construction risk. The coupling effect of excavating strong unloading and saturated water softening surrounding rock is always a hot spot that many tunnel workers pay attention to. A nonlinear mechanical model of anisotropic fluid-solid coupling is established to study energy accumulation, water pressure distribution and mechanical response during construction. The results show that the water pressure accumulates in front of the face of the palm, and the drainage should be carried out ahead of time, and the drainage length should be 0.6 times the span of the hole. The phenomenon of energy accumulation appears in the tunnel arch roof, and the design parameters of the arch roof should be strengthened in the process of construction. The energy density of the surrounding rock and the peak position of the maximum shear stress correspond to the pressure arch, which give birth to the potential elements of rock mass instability, and can be used as the criteria for judging the stability of the surrounding rock. With the development of the face and the deterioration of the surrounding rock strength, the pressure arch moves to the deep rock mass and forms the dynamic arch effect.
【作者单位】: 石家庄铁路职业技术学院;华南理工大学土木与交通学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(编号:51178399)
【分类号】:U456.3
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本文编号:1954937
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