武当群片岩隧道围岩蠕变特性及其对衬砌裂损影响研究
发布时间：2023-08-26 02:17
本文以鄂西北地区多条武当群片岩隧道为主要研究对象,以绢云母石英片岩为代表性岩性,采用现场调查及室内外试验等方法分析了研究区工程地质特征及隧道围岩常规物理力学特征,确定了研究区工程地质条件、围岩各项物理力学指标及参数;采用三轴蠕变试验分析了武当群片岩蠕变性质及规律,确定了武当群片岩蠕变本构关系及蠕变参数,并通过微观试验对片岩蠕变机理进行了剖析;以理论计算及数值模拟为基础,研究了武当群片岩蠕变特性对隧道衬砌裂损的影响;最后结合现场实例对武当群片岩隧道衬砌裂损提出了处治技术方案。本文得到的详细研究成果如下:1.对鄂西北武当群地层进行了地质调查,获取了研究区工程地质条件、地层岩性、地形地貌、地质构造以及水文地质条件,并掌握了武当推覆构造运动特征;通过水压致裂法对研究区地应力条件进行了代表性测试分析,获取了该地区地应力参数,并得出该地区地应力场以水平应力为主导,且属于高地应力区;对三种片理面倾角(0°、45°、90°)的武当群片岩进行了单轴和三轴压缩试验,获取了片岩力学参数,试验得出不同片理面倾角的片岩力学参数各不相同,证明了武当群片岩具有明显的各向异性;对武当群片岩进行了天然状态和饱和状态下结...
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
作者简介
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题来源、目的和意义
1.1.1 选题来源
1.1.2 选题目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 岩石蠕变试验研究进展
1.2.2 岩石蠕变本构模型研究现状
1.2.3 隧道衬砌裂损研究现状
1.2.4 隧道衬砌病害防治研究现状
1.2.5 研究中存在的问题
1.3 研究内容、技术路线及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 论文的创新点
第二章 武当群地层地质特征及衬砌裂损现状研究
2.1 概述
2.2 武当群地层地质特征研究
2.2.1 地质构造
2.2.2 地层岩性
2.2.3 地形地貌
2.2.4 水文地质
2.3 研究区运营隧道衬砌裂损现状调查
2.3.1 隧道衬砌裂损分类
2.3.2 隧道衬砌裂损调查内容与方法
2.3.3 研究区隧道衬砌裂损现状调查研究
2.3.4 武当群地层地质特征对衬砌裂损的影响分析
2.4 本章小结
第三章 武当群地层地应力分析及岩体物理力学特性研究
3.1 概述
3.2 武当群地层地应力测试研究
3.2.1 水压致裂法地应力测试原理及方法
3.2.2 钻孔围岩应力状态
3.2.3 水压致裂法地应力测试计算方法
3.2.4 测试结果
3.2.5 地应力场特征分析
3.3 武当群地层岩石物理特性研究
3.3.1 矿物成分分析
3.3.2 吸水性及密度分析
3.3.3 软化性分析
3.3.4 崩解性分析
3.4 武当群片岩常规力学特性研究
3.4.1 武当群片岩力学性质分析
3.4.2 武当群片岩结构面力学性质分析
3.5 本章小结
第四章 武当群片岩蠕变特性试验研究
4.1 概述
4.2 三轴蠕变试验简介
4.2.1 岩性特征简介
4.2.2 试样备制
4.2.3 蠕变试验装置与方案
4.3 片岩蠕变试验结果与分析
4.3.1 蠕变试验结果
4.3.2 片岩蠕变规律分析
4.3.3 片岩各向异性蠕变特性分析
4.4 武当群片岩蠕变微观机理分析
4.4.1 试验方案设计及试验设备
4.4.2 片岩偏光显微镜试验分析
4.4.3 片岩电子显微镜试验分析
4.4.4 片岩蠕变微观机理解释
4.5 武当群片岩非线性蠕变本构模型与参数识别
4.5.1 岩石流变基本力学模型
4.5.2 武当群片岩线性粘弹性蠕变模型及参数识别
4.5.3 武当群片岩非线性粘弹塑性蠕变模型及参数识别
4.6 本章小结
第五章 蠕变作用下隧道围岩-衬砌相互作用关系研究
5.1 概述
5.2 软弱围岩隧道支护与围岩作用关系
5.2.1 隧道结构体系
5.2.2 软弱围岩隧道支护与围岩作用原理
5.3 圆形隧道结构的粘弹性解
5.3.1 圆形隧道结构的弹性解
5.3.2 圆形隧道结构的粘弹性解
5.4 围岩蠕变作用下隧道结构安全评价及围岩破坏形式分析
5.4.1 衬砌结构安全性评价
5.4.2 围岩蠕变作用下隧道围岩破坏形式
5.5 本章小结
第六章 片岩隧道围岩蠕变对衬砌裂损影响研究
6.1 概述
6.2 模拟方案研究
6.2.1 计算软件分析
6.2.2 蠕变本构模型的选择
6.2.3 基本假设条件
6.2.4 计算参数的取值
6.2.5 设置计算步
6.3 隧道围岩蠕变作用下无初始裂缝衬砌力学特性分析
6.3.1 衬砌结构位移分析
6.3.2 衬砌结构受力分析
6.3.3 衬砌结构安全系数分析
6.4 衬砌不同部位含初始裂缝时的力学特性分析
6.4.1 裂缝模型的建立
6.4.2 拱顶含初始裂缝时衬砌受力分析
6.4.3 拱腰含初始裂缝时衬砌受力分析
6.4.4 边墙含初始裂缝时衬砌受力分析
6.4.5 围岩蠕变作用下衬砌不同部位初始裂缝对衬砌力学变化影响分析
6.5 含不同深度初始裂缝的衬砌力学特性分析
6.5.1 裂缝模型的建立
6.5.2 裂缝深度为0.25H时衬砌受力分析
6.5.3 裂缝深度为0.75H时衬砌受力分析
6.5.4 围岩蠕变作用下衬砌不同深度初始裂缝对衬砌力学变化影响分析
6.6 武当群片岩隧道衬砌裂损原因分析
6.6.1 区域工程地质条件
6.6.2 地应力特征
6.6.3 岩性特征
6.6.4 水文地质条件
6.6.5 施工因素
6.6.6 设计因素
6.7 本章小结
第七章 武当群片岩隧道运营期衬砌裂损处治技术研究
7.1 概述
7.2 衬砌裂损处治技术
7.2.1 衬砌裂损处治原则及程序
7.2.2 隧道衬砌裂损治理措施
7.3 工程实例
7.3.1 工程简介
7.3.2 衬砌裂损监测方案
7.3.3 衬砌裂损监测分析
7.3.4 处治方案
7.4 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
致谢
参考文献
本文编号：3843760
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
作者简介
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题来源、目的和意义
1.1.1 选题来源
1.1.2 选题目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 岩石蠕变试验研究进展
1.2.2 岩石蠕变本构模型研究现状
1.2.3 隧道衬砌裂损研究现状
1.2.4 隧道衬砌病害防治研究现状
1.2.5 研究中存在的问题
1.3 研究内容、技术路线及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 论文的创新点
第二章 武当群地层地质特征及衬砌裂损现状研究
2.1 概述
2.2 武当群地层地质特征研究
2.2.1 地质构造
2.2.2 地层岩性
2.2.3 地形地貌
2.2.4 水文地质
2.3 研究区运营隧道衬砌裂损现状调查
2.3.1 隧道衬砌裂损分类
2.3.2 隧道衬砌裂损调查内容与方法
2.3.3 研究区隧道衬砌裂损现状调查研究
2.3.4 武当群地层地质特征对衬砌裂损的影响分析
2.4 本章小结
第三章 武当群地层地应力分析及岩体物理力学特性研究
3.1 概述
3.2 武当群地层地应力测试研究
3.2.1 水压致裂法地应力测试原理及方法
3.2.2 钻孔围岩应力状态
3.2.3 水压致裂法地应力测试计算方法
3.2.4 测试结果
3.2.5 地应力场特征分析
3.3 武当群地层岩石物理特性研究
3.3.1 矿物成分分析
3.3.2 吸水性及密度分析
3.3.3 软化性分析
3.3.4 崩解性分析
3.4 武当群片岩常规力学特性研究
3.4.1 武当群片岩力学性质分析
3.4.2 武当群片岩结构面力学性质分析
3.5 本章小结
第四章 武当群片岩蠕变特性试验研究
4.1 概述
4.2 三轴蠕变试验简介
4.2.1 岩性特征简介
4.2.2 试样备制
4.2.3 蠕变试验装置与方案
4.3 片岩蠕变试验结果与分析
4.3.1 蠕变试验结果
4.3.2 片岩蠕变规律分析
4.3.3 片岩各向异性蠕变特性分析
4.4 武当群片岩蠕变微观机理分析
4.4.1 试验方案设计及试验设备
4.4.2 片岩偏光显微镜试验分析
4.4.3 片岩电子显微镜试验分析
4.4.4 片岩蠕变微观机理解释
4.5 武当群片岩非线性蠕变本构模型与参数识别
4.5.1 岩石流变基本力学模型
4.5.2 武当群片岩线性粘弹性蠕变模型及参数识别
4.5.3 武当群片岩非线性粘弹塑性蠕变模型及参数识别
4.6 本章小结
第五章 蠕变作用下隧道围岩-衬砌相互作用关系研究
5.1 概述
5.2 软弱围岩隧道支护与围岩作用关系
5.2.1 隧道结构体系
5.2.2 软弱围岩隧道支护与围岩作用原理
5.3 圆形隧道结构的粘弹性解
5.3.1 圆形隧道结构的弹性解
5.3.2 圆形隧道结构的粘弹性解
5.4 围岩蠕变作用下隧道结构安全评价及围岩破坏形式分析
5.4.1 衬砌结构安全性评价
5.4.2 围岩蠕变作用下隧道围岩破坏形式
5.5 本章小结
第六章 片岩隧道围岩蠕变对衬砌裂损影响研究
6.1 概述
6.2 模拟方案研究
6.2.1 计算软件分析
6.2.2 蠕变本构模型的选择
6.2.3 基本假设条件
6.2.4 计算参数的取值
6.2.5 设置计算步
6.3 隧道围岩蠕变作用下无初始裂缝衬砌力学特性分析
6.3.1 衬砌结构位移分析
6.3.2 衬砌结构受力分析
6.3.3 衬砌结构安全系数分析
6.4 衬砌不同部位含初始裂缝时的力学特性分析
6.4.1 裂缝模型的建立
6.4.2 拱顶含初始裂缝时衬砌受力分析
6.4.3 拱腰含初始裂缝时衬砌受力分析
6.4.4 边墙含初始裂缝时衬砌受力分析
6.4.5 围岩蠕变作用下衬砌不同部位初始裂缝对衬砌力学变化影响分析
6.5 含不同深度初始裂缝的衬砌力学特性分析
6.5.1 裂缝模型的建立
6.5.2 裂缝深度为0.25H时衬砌受力分析
6.5.3 裂缝深度为0.75H时衬砌受力分析
6.5.4 围岩蠕变作用下衬砌不同深度初始裂缝对衬砌力学变化影响分析
6.6 武当群片岩隧道衬砌裂损原因分析
6.6.1 区域工程地质条件
6.6.2 地应力特征
6.6.3 岩性特征
6.6.4 水文地质条件
6.6.5 施工因素
6.6.6 设计因素
6.7 本章小结
第七章 武当群片岩隧道运营期衬砌裂损处治技术研究
7.1 概述
7.2 衬砌裂损处治技术
7.2.1 衬砌裂损处治原则及程序
7.2.2 隧道衬砌裂损治理措施
7.3 工程实例
7.3.1 工程简介
7.3.2 衬砌裂损监测方案
7.3.3 衬砌裂损监测分析
7.3.4 处治方案
7.4 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
致谢
参考文献
本文编号：3843760
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