穿越断层破碎带的大埋深隧洞支护机理与计算分析
发布时间：2021-02-28 01:12
近年来,国家对于水资源的开发利用越来越重视,进行了大量的相关工程,如引江济淮工程、滇中引水工程、西江大藤峡水利枢纽,而这些项目都具有高地应力、高埋深、高外水压力等特点,施工难度极高,为保证工程的顺利进行,进行相关试验研究刻不容缓。而本次研究基于国家大型项目“滇中引水”工程,将水量相对充沛的金沙江干流引水至干旱的滇中地区,以缓解当地的用水矛盾,其中香炉山隧洞是滇中引水工程的关键控制性工程,而主要问题就是引水隧道穿越断层破裂带的支护设计和优化问题。目前的研究成果仍然无法完全适用于“滇中引水”的工程背景,并且对于大埋深隧洞穿越断层破裂带支护的研究依然不够完善,也没有对支护进行量化分析。因此本文以其为工程背景开展的试验和数值模拟研究,取得的研究成果如下:（1）通过对含软弱夹层的类岩石试件进行加锚并开展单轴压缩试验,发现锚杆对不同倾角软弱夹层试件的支护效果不同,在对30°和60°倾角软弱夹层进行加锚时夹层试件连成整体,支护效果最佳;发现夹层试件加锚的最优锚固角范围为与夹层面法线夹角0°到30°,并且存在最优锚固长度在6cm和直径为2.8mm;并且当达到最佳支护范围的时候试件将出现极为规则的“龟裂...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1水平夹层各工况示意图
Ｑ１??（ｃ）水平夹层与５、６、７ｃｍ锚杆??图２．１水平夹层各工况示意图??２．２．３含夹层锚固试件的制作??（１）试件制作??制作试件的水泥砂浆材料采取常见的Ｃ３７．５硅酸盐水泥，并配合细河沙、水按??照质量比水泥：河沙：水＝］：２．５：０．８，其中夹层采取常见的石膏，其石膏与水的比例??采用２：１。试件采用标准圆柱形试件制作：直径５ｃｍ，高１０ｃｍ，本次试验通过控制??软弱层的质量６７．４ｇ使得边缘长度为２ｃｍ来制作含不同倾角夹层的试件，具体制作??流程见图２．?２。??１１??
山东大学硕士论文??本次试验选取常见的８号、１２号和１６号铁丝来作为铺杆模拟铺固，直径分别为??４ｍｍ、２．８ｍｍ、１．６ｍｍ，锚杆直接在试件制作的过程中埋入预定的位置如图２．?２、２．?３所??不ｃ??１?ｍＩｓ??图２．３试验模具、锚杆安装及加载设备??本次试验考虑锚杆倾角、长度、直径等多种布锚形式，每种布锚方式加工三个试??件以减少试验结果的离散性，具体形式可见试验工况表２．?２?＝??锚杆安装结束之后在恒温养护室中养护约３ｈ后再进行顶层水泥的浇筑，试件完??全制作结束之后参考ＧＢ／Ｔ５００８１《普通混凝土力学性能试验方法标准》在恒温养护室??中养护２８ｄ后进行试验。??２．３加锚试件力学试验??２．３．１试验方法??试件在山东大学土建与水利学院电子万能材料试验机进行单轴压缩试验，如图??２．?３所示，采取控制位移的加载方式。加载速率为试验过程全程录像并??且粘贴高敏应变片以记录试件加载破坏全过程的各项数据。??２．３．２试验结果分析??（１）锚杆对锚固体单轴抗压强度的影响分析??将这几组工况试件进行单轴压缩试验绘制出它们的应力－应变曲线，按照不同夹??层倾角见图２．?４－图２．１０和表２．３－表２．９所示。??①无锚试件应力－应变变化规律??无锚试件根据不同的夹层倾角会有不同的破坏模式，其应力－应变曲线图和峰值??强度等可见图２．?４和表２．?３
【参考文献】：
期刊论文
[1]联合支护技术在过断层中应用[J]. 赵立东. 能源技术与管理. 2018(06)
[2]断层影响下巷道变形机理及补强支护技术研究[J]. 徐兵. 煤炭工程. 2018(12)
[3]断层附近软岩巷道支护技术研究[J]. 张权坤,魏中举,宋义华,管育春. 山东工业技术. 2019(01)
[4]断层附近巷道围岩破坏机制及控制技术研究[J]. 安琴方,王韬,兰海艳. 内蒙古煤炭经济. 2018(20)
[5]白砂岩、大理岩及花岗岩加锚剪切力学特性研究[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新,魏莱,罗慈友. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[6]断层破碎带中巷道围岩大变形机理及控制技术研究[J]. 陈晓祥,吴俊鹏. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[7]断层带软弱围岩变形特征及支护优化研究[J]. 陈辉,姜耀东,邓代新,邵明明,冯金萌,狄建红. 矿业科学学报. 2018(06)
[8]隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工技术[J]. 王臣生. 湖北理工学院学报. 2018(04)
[9]联合支护技术在综采工作面过断层破碎带中应用实践[J]. 崔海胜. 山东煤炭科技. 2018(06)
[10]断层带破碎煤巷围岩锚注预强化技术[J]. 周波,袁亮,薛生,薛俊华. 采矿与安全工程学报. 2018(03)
博士论文
[1]跨断层隧道结构非线性地震损伤反应分析[D]. 王峥峥.西南交通大学 2009
[2]地应力分布规律及其对巷道围岩稳定性影响研究[D]. 高峰.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]断层破碎带地段隧道稳定性分析与施工参数优化研究[D]. 王晓.北京交通大学 2017
[2]瑶寨隧道断层破碎带结构受力与变形特性分析[D]. 张佳.长安大学 2013
[3]断层组应力分布的数值模拟及巷道组支护技术研究[D]. 兰兵.安徽理工大学 2012
[4]断层带膨胀性软岩隧道变形特性研究[D]. 崔炳伟.重庆大学 2012
本文编号：3055083
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1水平夹层各工况示意图
Ｑ１??（ｃ）水平夹层与５、６、７ｃｍ锚杆??图２．１水平夹层各工况示意图??２．２．３含夹层锚固试件的制作??（１）试件制作??制作试件的水泥砂浆材料采取常见的Ｃ３７．５硅酸盐水泥，并配合细河沙、水按??照质量比水泥：河沙：水＝］：２．５：０．８，其中夹层采取常见的石膏，其石膏与水的比例??采用２：１。试件采用标准圆柱形试件制作：直径５ｃｍ，高１０ｃｍ，本次试验通过控制??软弱层的质量６７．４ｇ使得边缘长度为２ｃｍ来制作含不同倾角夹层的试件，具体制作??流程见图２．?２。??１１??
山东大学硕士论文??本次试验选取常见的８号、１２号和１６号铁丝来作为铺杆模拟铺固，直径分别为??４ｍｍ、２．８ｍｍ、１．６ｍｍ，锚杆直接在试件制作的过程中埋入预定的位置如图２．?２、２．?３所??不ｃ??１?ｍＩｓ??图２．３试验模具、锚杆安装及加载设备??本次试验考虑锚杆倾角、长度、直径等多种布锚形式，每种布锚方式加工三个试??件以减少试验结果的离散性，具体形式可见试验工况表２．?２?＝??锚杆安装结束之后在恒温养护室中养护约３ｈ后再进行顶层水泥的浇筑，试件完??全制作结束之后参考ＧＢ／Ｔ５００８１《普通混凝土力学性能试验方法标准》在恒温养护室??中养护２８ｄ后进行试验。??２．３加锚试件力学试验??２．３．１试验方法??试件在山东大学土建与水利学院电子万能材料试验机进行单轴压缩试验，如图??２．?３所示，采取控制位移的加载方式。加载速率为试验过程全程录像并??且粘贴高敏应变片以记录试件加载破坏全过程的各项数据。??２．３．２试验结果分析??（１）锚杆对锚固体单轴抗压强度的影响分析??将这几组工况试件进行单轴压缩试验绘制出它们的应力－应变曲线，按照不同夹??层倾角见图２．?４－图２．１０和表２．３－表２．９所示。??①无锚试件应力－应变变化规律??无锚试件根据不同的夹层倾角会有不同的破坏模式，其应力－应变曲线图和峰值??强度等可见图２．?４和表２．?３
【参考文献】：
期刊论文
[1]联合支护技术在过断层中应用[J]. 赵立东. 能源技术与管理. 2018(06)
[2]断层影响下巷道变形机理及补强支护技术研究[J]. 徐兵. 煤炭工程. 2018(12)
[3]断层附近软岩巷道支护技术研究[J]. 张权坤,魏中举,宋义华,管育春. 山东工业技术. 2019(01)
[4]断层附近巷道围岩破坏机制及控制技术研究[J]. 安琴方,王韬,兰海艳. 内蒙古煤炭经济. 2018(20)
[5]白砂岩、大理岩及花岗岩加锚剪切力学特性研究[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新,魏莱,罗慈友. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[6]断层破碎带中巷道围岩大变形机理及控制技术研究[J]. 陈晓祥,吴俊鹏. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[7]断层带软弱围岩变形特征及支护优化研究[J]. 陈辉,姜耀东,邓代新,邵明明,冯金萌,狄建红. 矿业科学学报. 2018(06)
[8]隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工技术[J]. 王臣生. 湖北理工学院学报. 2018(04)
[9]联合支护技术在综采工作面过断层破碎带中应用实践[J]. 崔海胜. 山东煤炭科技. 2018(06)
[10]断层带破碎煤巷围岩锚注预强化技术[J]. 周波,袁亮,薛生,薛俊华. 采矿与安全工程学报. 2018(03)
博士论文
[1]跨断层隧道结构非线性地震损伤反应分析[D]. 王峥峥.西南交通大学 2009
[2]地应力分布规律及其对巷道围岩稳定性影响研究[D]. 高峰.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]断层破碎带地段隧道稳定性分析与施工参数优化研究[D]. 王晓.北京交通大学 2017
[2]瑶寨隧道断层破碎带结构受力与变形特性分析[D]. 张佳.长安大学 2013
[3]断层组应力分布的数值模拟及巷道组支护技术研究[D]. 兰兵.安徽理工大学 2012
[4]断层带膨胀性软岩隧道变形特性研究[D]. 崔炳伟.重庆大学 2012
本文编号：3055083
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