高地应力区隧道软弱围岩大变形机理与控制研究

发布时间：2020-02-05 17:37

【摘要】：高地应力下的软岩自稳能力比较差,容易发生塑性变形,呈现出明显的流变特征,因此软岩隧道表现出显著的时效特征,很容易发生大变形。近年来随着高地应力区软岩隧道大变形问题的日益突出,探寻一种既有效又经济的支护方案正变得越来越重要。本文以高地应力区软弱隧道围岩为研究对象,提出了一种环状间隔式衬砌与主动性卸载相结合的永久性支护理念,并利用理论分析方法和室内模型试验的方法研究了此种衬砌结构的工作机理和卸压效果,主要研究工作如下(1)用黏弹塑性理论解析方法对环状间隔式卸压型二衬结构进行合理简化,建立隧道衬砌段与非衬砌段的隧道力学分析模型,并在围岩常用蠕变模型、Mohr-Coulomb强度准则和非关联塑性流动法则基础上,对支护段围岩进行粘弹塑性求解,推导得到围岩的黏弹塑性变形位移解。在参考现有围岩应力释放模型并确定无支护段围岩应力释放系数之后,对无支护隧道段围岩进行求解,推导得到围岩的粘弹塑性变形位移表达式,建立未支护洞段围岩位移与支护洞段围岩压力的关系,结果证明未支护洞段围岩变形对支护洞段围岩压力有一定的卸压作用。(2)通过室内模型试验方法对环状间隔式卸压二衬结构进行试验研究,试验采用三组空隙间距不同的二衬结构,研究了不同空隙间距对卸压效果的影响,通过逐级加载方式,研究了围岩在地应力不断增大的情况下的变形规律和应力变化趋势。(3)通过理论分析和室内模型试验中围岩变形和应力变化趋势的对比,得出环状间隔式卸压型二衬结构条件下无支护段围岩的变形对支护段围岩压力有明显的应力释放即卸压作用,可以很好地控制大变形的发生,并且可以起到循环卸压的效果,保证结构永久的使用下去。
【图文】：

图４－２考虑到软弱围岩在高地应力下的流变性质，选用成都地区的粘土作为围料。用供箱烘烤的方法测出炥土的天然含水率再根据试验要求调配含水率薪土，并通过室内土工试验测得粘土的一些重要参数，比如，环刀法测密度，逡逑结测压缩模量，直剪试验测炥聚力和内摩擦角。逡逑

图４－２考虑到软弱围岩在高地应力下的流变性质，选用成都地区的粘土作为围料。用供箱烘烤的方法测出炥土的天然含水率再根据试验要求调配含水率薪土，并通过室内土工试验测得粘土的一些重要参数，比如，，环刀法测密度，逡逑结测压缩模量，直剪试验测炥聚力和内摩擦角。逡逑
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353

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本文编号：2576682