节理岩体中大跨度隧道的离散元法分析

发布时间：2019-10-11 15:02

【摘要】：离散单元法是20世纪70年代开始出现的一种岩土工程数值模拟方法，其目的是为了更好的模拟分析节理岩体或离散块体岩石中岩土工程的施工过程，研究探索岩土工程施工对周围岩体的力学响应和稳定性的影响。该方法最早是用以模拟岩石斜坡的逐步破坏过程，后来经过研究探索不断扩展应用到边坡工程、采矿工程以及地下结构等方面。 随着国内城镇化建设的不断推进，城市地铁等地下工程有了很大的发展，大跨度隧道开挖的围岩稳定逐渐成为一个重要的研究课题。天然的岩体中，由于复杂的地质作用，都不同程度的存在着节理面。通过大量研究和试验表明，节理面的力学强度远小于完整岩石，它的存在削弱了岩体的完整性和稳定性，对节理岩体的力学性质和稳定性起控制作用。所以，节理面的分布和力学性质对节理岩体中大跨度隧道开挖影响的分析是必不可少的。本文结合重庆市北碚区五路口地铁站工程地质和施工的实际情况，应用离散元分析软件UDEC对存在节理的岩体中大跨度隧道的开挖进行模拟分析。依据该工程地质资料，利用UDEC软件建立分析模型，主要的研究工作有：1.模拟节理岩体中不同节理间距、不同节理倾角情况下大跨度隧道开挖过程中围岩的变形情况和破坏机制，结果表明隧道围岩的变形量受节理面间距的影响，且和节理面与隧道断面的组合有很大关系，当节理面间距减小时，变形量增大；节理面的倾角主要影响围岩的变形范围和方式，竖向节理面对隧道围岩的稳定更不利；2.分析节理面的粘聚力、内摩擦角的变化对隧道支护位移和围岩稳定性的影响，，表明随着节理面粘聚力和内摩擦角的增加，隧道断面上部岩体承载拱作用减弱，围岩顶部沉降和两侧支护轴力增大；3.在节理岩体中进行随机锚杆支护后隧道围岩的稳定性和变形分析，验证大跨度隧道采用随机锚杆支护的可行性和优点；4.五路口地铁站隧道上半断面型钢混凝土柱支撑加固方案对隧道开挖的影响，并给出后续施工过程的指导建议。 通过本论文研究表明，离散单元法软件UDEC可以有效的模拟分析节理岩体中大跨度隧道开挖过程围岩的稳定性和破坏机理；在节理岩体中进行随机锚杆支护可以有效的增强大跨度隧道围岩的稳定性，确保隧道施工安全进展。根据本文分析结果可以推进离散单元法在岩土工程的应用，为大跨度隧道的施工工艺改进提供理论依据和科学指导。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U231;U452.1

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴梦军,陈彰贵,许锡宾,赵明阶;公路隧道围岩稳定性研究现状与展望[J];重庆交通学院学报;2003年02期

2 沈宝堂,王泳嘉;边坡破坏机制的离散元法研究[J];东北工学院学报;1989年04期

3 郭爱民,卢世宗;矿山边坡破坏机制的离散单元法模拟[J];东北工学院学报;1992年01期

4 朱浮声,王泳嘉,Ｏ．斯蒂芬森;露天矿山高陡岩石边坡失稳的三维离散元分析[J];东北大学学报;1997年03期

5 麻凤海,杨帆;地层沉陷的数值模拟应用研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年03期

6 谭云亮,姜福兴,范炜林,徐恩虎,刘传孝;锚杆对节理围岩稳定性影响的离散元研究[J];工程地质学报;1999年04期

7 王应富,蒋树屏,张永兴;四车道隧道动态施工力学研究[J];公路交通科技;2005年S1期

8 霍卫华;软岩大跨隧道施工力学研究[J];河北理工学院学报;2004年04期

9 吴梦军,黄伦海,刘新荣;特大断面隧道施工方法试验研究[J];重庆建筑大学学报;2005年05期

10 麻凤海,范学理,王泳嘉;岩层移动动态过程的离散单元法分析[J];煤炭学报;1996年04期

本文编号：2547549