軟弱破碎隧道圍巖漸進性破壞機理研究.pdf

1、塌方是隧道施工中最常見的災害現(xiàn)象之一，塌方已成為造成工期延誤、生命財產(chǎn)損失和隧道運營的一個重要安全隱患。故此，開展隧道塌方破壞機理方面的研究對設(shè)計和施工均具有重要的指導意義。 本文結(jié)合國家自然科學基金“軟弱破碎隧道圍巖漸進性破壞分析與松動荷載預測研究”課題，以公路隧道Ⅳ～Ⅵ級圍巖為研究目標，采用統(tǒng)計分析、模型試驗、數(shù)值模擬及理論分析相結(jié)合的方法，對自重應(yīng)力場作用下隧道圍巖漸進性破壞機理進行了深入的研究，論文主要工作如下：

2、 1.通過文獻查閱及現(xiàn)場調(diào)研，統(tǒng)計分析了大量公路、鐵路隧道和水工隧洞塌方工程實例，對隧道塌方進行了分類，并分析了隧道塌方的主要影響因素； 2.在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了模型試驗方案，建立了隧道圍巖漸進性破壞機理模型試驗方法，對圍巖強度、隧道斷面、隧道埋深及地表水對隧道漸進性破壞機制的影響進行了一系列的模型試驗，總結(jié)分析了不同塌方破壞類型的漸進性發(fā)展過程、塌方破壞過程中圍巖應(yīng)力及位移變化規(guī)律； 3.采用離散元軟件PFC模擬

3、了隧道圍巖漸進性破壞過程，對模型試驗方案進行了補充，并對小凈距隧道及隧道掌子面塌方破壞機制進行了模擬分析； 4.綜合統(tǒng)計分析、模型試驗及數(shù)值模擬的成果，研究了隧道塌方影響因素對隧道塌方發(fā)生機制的影響，綜合分析了隧道圍巖開挖卸荷漸進性破壞機理； 5.在模型試驗的基礎(chǔ)上，提出了基于漸進性破壞的圍巖動態(tài)壓力拱理論，對模型試驗過程中壓力拱的變化情況進行了分析，較好地解釋了試驗中隧道周邊的應(yīng)力變化情況，并采用數(shù)值模擬的方法進行了比