【碩士】節(jié)理破碎巖體隧道穩(wěn)定性及錨固效果研究【2010】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2010年　　巖體在最初形成以及之后的億萬年發(fā)展過程中，經(jīng)受了各種復雜的地質(zhì)構造作用，因此巖體中存在有大量的斷層、節(jié)理和裂隙等結(jié)構面。這些各種類型的結(jié)構面正是巖體中的薄弱部分，它們的剛度和力學強度比巖石母體材料小得多。在節(jié)理破碎巖體中，隧道的失穩(wěn)破壞往往是由于巖塊沿節(jié)理面的剪切滑移造成的。以往對于節(jié)理破碎巖體穩(wěn)定性的研究往往是將其理想化為連續(xù)介質(zhì)，通過弱化巖體參數(shù)模擬巖體中的節(jié)理面，這種方法雖然具有一定的科學性，但是忽視了節(jié)理面和巖塊之間的區(qū)別，往往和工程實踐有一定差別。　　本文運用離散單元軟件對節(jié)理破碎巖體中的隧道施工進行數(shù)值模擬，結(jié)合正交試驗分析的方法，以剪切滑移區(qū)面積作為試驗評價指標，分別考察了節(jié)理破碎巖體中隧道賦存環(huán)境因素、巖塊性質(zhì)因素和節(jié)理面性質(zhì)因素對剪切滑移區(qū)的影響。然后，本文結(jié)合在建的“蘭渝客運專線”，研究了節(jié)理破碎巖體中錨桿對隧道穩(wěn)定性的控制作用。通過擾動區(qū)，洞周位移，錨桿受力情況等指標，對錨桿在節(jié)理破碎巖體中的作用效果進行評價。　　同時引入了一種考慮橫向剪切作用的桿單元，與以往的桿單元進行對比，得出在考慮橫向剪切作用后，錨桿對穩(wěn)定性的提升效果。本文主要得出以下結(jié)論：　　(1)賦存環(huán)境因素中，影響隧道穩(wěn)定性的主要是隧道埋深和節(jié)理面間距，隨著埋深的增大和節(jié)理間距的減小，剪切滑移區(qū)范圍有明顯的增大；　　(2)節(jié)理面性質(zhì)是隧道穩(wěn)定性的主要影響因素。節(jié)理面的剪切滑移主要是由節(jié)理面的變形和剪切破壞兩種方式引起的。對于層狀巖體，節(jié)理面的變形是產(chǎn)生剪切滑移的主要方式，因此節(jié)理面的法向剛度和剪切剛度是影響穩(wěn)定性的主要因素；而對于塊狀及碎裂狀巖體節(jié)理面的剪切破壞是產(chǎn)生剪切滑移的主要方式，所以節(jié)理面的內(nèi)摩擦角和粘聚力是影響穩(wěn)定性的主要因素；　　(3)在層狀巖體中，錨桿可以提高節(jié)理面的剛度，從而減小由節(jié)理變形引起的剪切滑移，增強隧道的穩(wěn)定；在塊狀及碎裂狀巖體中，錨桿可以提高節(jié)理面的抗剪切強度，從而達到提高隧道穩(wěn)定性的效果?？紤]橫向剪切作用的桿單元，對圍巖穩(wěn)定性有明顯提升。　　

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