深埋隧洞围岩及支护结构稳定性研究

发布时间：2018-07-24 20:38

【摘要】：围岩与支护结构的相互作用问题一直是隧道工程稳定性的重难点问题,影响围岩—支护体系稳定性的因素很多,主要有支护方式、地质因素及支护参数,掌握各影响因素变化对围岩及支护结构的影响对隧洞建设安全性及经济性有着重要的意义。本文在查阅大量有关新奥法隧道施工研究文献的基础上,总结归纳了隧道围岩稳定性判据及影响围岩稳定性的因素,对锚喷支护作用特点及机理进行了阐述;详细介绍了有限差分法软件FLAC3D的相关计算原理。针对山西省中部引黄工程中东干交汾灵1#引水隧洞工程概况,采用FLAC3D软件建立了三维数值模型,借助FLAC3D内置的结构单元模拟了初期支护顶拱系统锚杆和喷射混凝土的支护作用,主要的研究工作和取得的成果如下:(1)对隧洞施工开挖后不采取任何支护措施和及时施作初期支护两种工况进行了数值仿真分析,比较了两种工况下围岩变形、应力场分布及塑性区范围情况,得出及时施作初期支护能防止围岩的继续松弛和塑性区的进一步扩大。(2)详细分析了隧洞埋深、侧压力系数、围岩水平影响因素变化时,围岩变形、应力场分布、塑性区大小、初期支护受力及变形的变化规律,研究结果为同类工程的设计与施工提供了理论依据和指导。(3)本文对围岩主要参数作了敏感性分析,得出了围岩变形、应力场、塑性区的最敏感因素和次敏感因素。结果表明,在进行数值分析时对φ、с两个参数的取值应更加重视,使计算结果更加可靠合理。(4)对初期支护参数中喷层厚度的变化对围岩-支护体系稳定性的影响进行了计算分析,发现一味地增大喷层厚度方法来提高对围岩的支护效果,并不是很明显,且喷层自身受力增幅明显。因此,在喷层设计中应合理选择喷层厚度,不宜过大。
[Abstract]:The interaction between surrounding rock and supporting structure has always been a serious and difficult problem in the stability of tunnel engineering. There are many factors that affect the stability of surrounding rock and support system, such as support mode, geological factors and supporting parameters. It is of great significance for the safety and economy of tunnel construction to master the influence of various factors on the surrounding rock and supporting structure. On the basis of consulting a large number of literatures about the construction of the new Austrian tunneling, this paper summarizes the criteria of surrounding rock stability and the factors affecting the stability of surrounding rock, and expounds the characteristics and mechanism of bolting and shotcreting. The calculation principle of finite difference method software FLAC3D is introduced in detail. In view of the general situation of Jiao Fen Ling 1# diversion tunnel project in the central part of Shanxi Province, a three-dimensional numerical model was established by using FLAC3D software, and the supporting effect of bolt and shotcrete in the initial supporting roof arch system was simulated with the help of FLAC3D built-in structure unit. The main research work and the results obtained are as follows: (1) numerical simulation analysis is carried out on the two conditions of tunnel construction and excavation without any supporting measures and early support in time, and the deformation of surrounding rock under the two conditions is compared. The distribution of stress field and the extent of plastic zone are obtained. It is concluded that timely initial support can prevent the further relaxation of surrounding rock and the further expansion of plastic zone. (2) the variation of factors affecting the depth of tunnel, the coefficient of lateral pressure and the level of surrounding rock are analyzed in detail. The deformation of surrounding rock, the distribution of stress field, the size of plastic zone, the stress of initial support and the variation of deformation are studied. The results provide theoretical basis and guidance for the design and construction of similar engineering. (3) the sensitivity analysis of main parameters of surrounding rock is made in this paper. The most sensitive and subsensitive factors of surrounding rock deformation, stress field and plastic zone are obtained. The results show that more attention should be paid to the value of 蠁 and two parameters in numerical analysis, so that the calculation results are more reliable and reasonable. (4) the influence of the thickness of shotcreting layer in the initial support parameters on the stability of surrounding rock support system is calculated and analyzed. It is found that it is not obvious to increase the thickness of shotcrete layer to improve the supporting effect of surrounding rock, and the increase of stress on the jetting layer itself is obvious. Therefore, the thickness of spray layer should be reasonably selected in the design of spray layer, and should not be too large.
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV554

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本文编号：2142588