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穿越岩体接触带隧道施工围岩稳定与变形研究

作　者: 阮锦楼
导　师: 阳军生；张学民
学　校: 中南大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 隧道岩体接触带渐变变形特征数值模拟
分类号: U452.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 97次
引　用: 1次
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内容摘要

我国南部为多山丘陵地区,地形、地质条件复杂,在高速公路隧道建设中遇到了很多复杂的地质灾害问题,而岩体接触带是隧道易发生施工地质灾害的主要地质问题之一,对此种情况下如何保证工程质量、降低工程损失的问题亟待解决。本文以湖南省汝城至郴州高速公路半江子隧道为工程依托,根据收集、汇总到的隧道工程地质勘测报告、设计图纸及施工情况,通过对岩体接触带隧道围岩进行现场施工动态监测,结合室内岩样显微观察,数值模拟结果与现场实测结果进行对比,对半江子隧道岩体接触带围岩的地质特征、变形特征和围岩的稳定性进行分析的基础上,着重分析穿越岩体接触带隧道的围岩变形特征,并进行支护参数的优化研究。主要内容如下：(1)通过综合分析大量文献资料,归纳总结目前国内外穿越岩体接触带隧道围岩变形控制的研究方法和发展现状,确定研究思路；(2)通过对现场岩样进行室内显微观察,结合现场地质素描绘制岩体接触带剖面图,并对岩体接触带地质预报结果进行分析,研究岩体接触带隧道围岩渐变特征,分析半江子隧道岩体接触带结构面对隧道围岩稳定与变形的影响；(3)考虑岩体接触带渐变特性对隧道围岩稳定与变形的影响,结合现场实测数据分析结果,利用离散元分析软件UDEC进行二维弹塑性数值模拟,建立数值计算模型,分析施工过程中围岩、支护结构的受力和变形规律以及岩体接触带对围岩稳定与变形的影响,并应用现场实测和数值模拟的结果,分析支护效果,优化支护参数。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 国内研究现状  9-12
    1.2.2 国外研究现状  12-14
  1.3 本文研究意义及主要内容  14-16
    1.3.1 研究意义  14
    1.3.2 主要研究内容  14-16
第二章半江子隧道工程地质概况  16-23
  2.1 地形地貌  16-17
  2.2 地层岩性  17-20
  2.3 区域地质构造  20-21
  2.4 水文地质条件  21
  2.5 区域地质稳定性评价  21-23
第三章穿越岩体接触带隧道围岩渐变特征  23-49
  3.1 引言  23
  3.2 围岩特征  23-25
    3.2.1 地质成因  23-24
    3.2.2 岩体接触关系  24-25
    3.2.3 岩体蚀变特征  25
  3.3 围岩的渐变特性  25-34
    3.3.1 岩性渐变特征  26-30
    3.3.2 构造渐变特征  30-34
  3.4 围岩分级  34-38
    3.4.1 结构面的力学性质  34-36
    3.4.2 结构面分级  36-37
    3.4.3 半江子隧道结构面描述  37
    3.4.4 围岩分级  37-38
  3.5 岩体接触蚀变带综合超前预报  38-46
    3.5.1 TSP探测技术  38-41
    3.5.2 地质雷达  41
    3.5.3 TSP探测技术和地质雷达配合应用  41-46
  3.6 围岩稳定的影响因素  46-47
  3.7 本章小结  47-49
第四章穿越岩体接触带隧道围岩现场测试  49-63
  4.1 引言  49
  4.2 现场测试内容与方法  49-50
  4.3 现场测试断面布置  50-52
  4.4 实测数据结果分析  52-61
    4.4.1 拱顶下沉与周边位移数据结果分析  52-54
    4.4.2 钢架受力数据结果分析  54-58
    4.4.3 初衬安全性评价  58-61
  4.5 本章小结  61-63
第五章穿越岩体接触带隧道围岩块体影响数值分析  63-87
  5.1 引言  63-64
  5.2 离散元数值模拟方法  64-66
    5.2.1 离散单元法  64-65
    5.2.2 离散元程序UDEC  65-66
  5.3 离散单元法基本理论  66-70
    5.3.1 块体的表示  66-67
    5.3.2 块体的运动方程  67-68
    5.3.3 块体的接触问题  68-69
    5.3.4 摩尔—库仑模型  69
    5.3.5 块体边界条件  69
    5.3.6 模型参数的确定  69-70
  5.4 数值分析条件  70-75
    5.4.1 几何模型建立  70-73
    5.4.2 初始应力场的确定  73-74
    5.4.3 物理力学参数选取  74-75
  5.5 数值计算结果分析  75-85
    5.5.1 碳硅质板岩(YK6+143)计算结果分析  75-78
    5.5.2 断层角砾岩(YK6+090)计算结果分析  78-82
    5.5.3 变质砂岩-花岗岩接触面(YK6+017)计算结果分析  82-85
  5.6 与实测结果对比  85
  5.7 本章小结  85-87
第六章结论与展望  87-89
  6.1 主要结论  87-88
  6.2 展望  88-89
参考文献  89-95
致谢  95-96
攻读硕士学位期间发表论文及科研情况  96
  一、公开发表的学术论文  96
  二、参与的主要科研项目  96

穿越岩体接触带隧道施工围岩稳定与变形研究

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