软岩隧道变形机制及其锚索支护效应研究

发布时间：2020-07-04 11:31

【摘要】：本文比较了衬砌、锚杆以及锚索等支护结构的支护效应,对锚索的支护效应进行了重点分析。对隧道建模并连续开挖支护,总结了弹塑性本构模型下的隧道施工时围岩变形的空间效应。探究了锚索衬砌支护体系在深埋软岩隧道工程中的支护效应,并以此为基础研究了隧道施工过程的各项步骤中均考虑蠕变带来的围岩变形的时间效应。本文主要内容如下:介绍了软弱围岩定义、软岩力学特性、隧道围岩变形机制、隧道围岩支护理论以及隧道建设过程中的时空效应的研究现状。介绍了围岩变形的理论计算方法,主要包括弹塑性模型和流变模型,重点放在流变模型上,并在传统的模型之外引入了新的基于分数阶的Maxwell模型。利用数值软件FLAC~(3D)建模得出在给定条件下各岩体本构模型的蠕变曲线,并与理论计算结果进行对比,发现计算结果相当吻合。尝试对分数阶Maxwell模型引入非定常蠕变参数以提高其适用性与准确性。对比了衬砌、锚杆、锚索等支护形式的支护效应,重点对锚索进行了支护参数敏感性分析,并以此为基础对锚索支护设计提出建议。在弹塑性模型中探究了掌子面开挖对于其附近围岩变形的影响即围岩变形的空间效应。基于Burger蠕变材料组合模型对开挖以和初期支护施做时间、开挖方式以及二次衬砌施做时机对围岩变形的影响进行了总结。对支护设计进行了优化,并对其支护效果进行评价,提出引出超前支护的建议。对不同支护状态下的隧道进行了较长时间的蠕变观察,由此得出不同支护设计对于围岩变形前期及以后长期的影响,基于此分析,笔者对于处于高应力环境下的软岩隧道的初期支护中衬砌强度以及二次衬砌支护的时机提出了建议。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.7
【图文】：

图 3.1 计算模型图Fig.3.1 Model of surrounding rock果是几何对称且边界条件对称的，所所以展现其计算结果时也只针对其算所采用的参数见表 3.1，此处采式来计算其变形。当地应力较大的时候理论计算值与论计算值与数值计算值相差较多，了数值计算值，由于计算得到的位关系，所以只作当切变模量 G 为

表 3.5 Mohr-coulomb 模型计算结果Table 3.5 Computed result of Mohr-coulomb model0 a）切变模量G（GPa）理论计算隧道边墙（ 0）位移 U1（m）数值计（ 0 3 0.060 1 0.179 3 0.047 1 0.140 3 0.036 1 0.108 3 0.027 1 0.081 3 0.020 1 0.060

【参考文献】

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本文编号：2741070