含软弱夹层隧道围岩稳定性研究及支护效应分析
发布时间：2022-07-19 16:48
软弱夹层是隧道围岩的薄弱部位,制约着围岩的变形、发展、屈服破坏,对围岩稳定性的影响很大。软弱夹层的物理力学特征、分布、厚度、组合很大程度上控制着隧道围岩变形、发展以及破坏的过程。隧道在开挖后,产生较大变形、破坏甚至塌方都往往出现在软弱夹层及其附近的部位,在隧道设计、施工的过程中都必须重点防护。因此需要对含软弱夹层的隧道围岩进行系统全面的研究。本文在前人的研究基础上,从围岩稳定性判定和评估、含软弱夹层隧道围岩计算模型简化、软弱夹层对隧道围岩的影响程度、支护效应这几个方面都做了研究和探讨。主要的工作和结论如下:（1）选定Mohr-Coulomb屈服准则作为判定围岩失稳的屈服准则,根据FLAC3D内置的Mohr-Coulomb模型加入抗拉强度进行拓展,在此基础上划分受剪破坏区和受拉破坏区,定义了评估围岩危险程度的屈服接近系数ξ,将ξ大于0.98的区域与围岩塑性区进行对比,验证了该指标的可靠性。该指标能够较好的评估未屈服岩体的危险程度,从一定程度上也反映了围岩稳定性的大小。（2）将软弱夹层与周边围岩组成的复合结构简化为组合梁结构模型,利用相关理论推导出计算软弱夹层边界应力的方程组,并通过实例利...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 围岩稳定性研究现状
1.2.2 含软弱夹层隧道围岩稳定性研究现状
1.2.3 含软弱夹层隧道围岩支护效应研究现状
1.3 研究内容和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 屈服准则和危险程度评估指标
2.1 Mohr-Coulomb准则
2.2 FLAC3D中的Mohr-Coulomb模型
2.3 危险程度评估指标
2.4 本章小结
第3章 含软弱夹层隧道围岩计算理论
3.1 软弱夹层介绍
3.1.1 软弱夹层的分类
3.1.2 软弱夹层的自然特征
3.2 FLAC3D介绍
3.2.1 FLAC3D的特点
3.2.2 FLAC3D的计算原理
3.3 接触单元
3.4 含软弱夹层隧道围岩计算简化模型
3.5 数值模拟验证
3.6 本章小结
第4章 软弱夹层对隧道围岩稳定性的影响
4.1 数值模拟试验方案
4.2 软弱夹层倾角变化
4.2.1 位移计算结果分析
4.2.2 应力计算结果分析
4.2.3 屈服接近系数ξ和塑性区计算结果分析
4.3 软弱夹层位置变化
4.3.1 位移计算结果分析
4.3.2 应力计算结果分析
4.3.3 屈服接近系数ξ和塑性区计算结果分析
4.4 软弱夹层厚度变化
4.4.1 位移计算结果分析
4.4.2 应力计算结果分析
4.4.3 屈服接近系数ξ和塑性区计算结果分析
4.5 本章小结
第5章 含软弱夹层隧道围岩支护效应分析
5.1 数值模拟方案
5.2 围岩计算结果分析
5.2.1 围岩位移计算结果分析
5.2.2 围岩Mises应力计算结果分析
5.2.3 围岩屈服接近系数ξ计算结果分析
5.3 支护结构计算结果分析
5.3.1 喷层计算结果分析
5.3.2 锚杆计算结果分析
5.3.3 钢支撑计算结果分析
5.4 与施工实测位移数据对比
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 不足之处和对未来的展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间获得与学位论文相关的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十二五”期间铁路隧道工程安全事故分析[J]. 李强. 铁道建筑. 2017(05)
[2]多软弱夹层的巷道顶板稳定特性及支护设计[J]. 王辉,杨双锁. 煤矿安全. 2017(04)
[3]我国隧道及地下工程近两年的发展与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2017(02)
[4]基于隧道断面面积变化的围岩稳定性判别[J]. 刘小俊,蒋雅君,陶双江,刘会钢,李鹏. 铁道标准设计. 2017(03)
[5]基于有限区间联系云的围岩稳定性评价模型[J]. 汪明武,朱其坤,赵奎元,蒋辉,金菊良. 岩土力学. 2016(S1)
[6]结构面对洞室稳定性的影响[J]. 李建强,张宁,李承中. 水利水电工程设计. 2016(02)
[7]含软弱夹层隧道围岩松动破坏模型试验与分析[J]. 黄锋,朱合华,徐前卫. 岩石力学与工程学报. 2016(S1)
[8]动力扰动下含软弱夹层巷道围岩稳定性数值分析[J]. 唐礼忠,高龙华,王春,蒋锋. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[9]大跨度含夹层软岩巷道支护技术研究[J]. 李冬伟,李亚楠,赵敏,张旭庆,潘凡. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(08)
[10]摩尔库伦和修正摩尔库伦本构有限元模拟结果对比分析[J]. 张瑞金,胡奇凡. 中国房地产业. 2015(08)
硕士论文
[1]软弱夹层对地下洞室稳定性影响的数值试验研究[D]. 张志强.西安理工大学 2003
本文编号：3663781
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 围岩稳定性研究现状
1.2.2 含软弱夹层隧道围岩稳定性研究现状
1.2.3 含软弱夹层隧道围岩支护效应研究现状
1.3 研究内容和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 屈服准则和危险程度评估指标
2.1 Mohr-Coulomb准则
2.2 FLAC3D中的Mohr-Coulomb模型
2.3 危险程度评估指标
2.4 本章小结
第3章 含软弱夹层隧道围岩计算理论
3.1 软弱夹层介绍
3.1.1 软弱夹层的分类
3.1.2 软弱夹层的自然特征
3.2 FLAC3D介绍
3.2.1 FLAC3D的特点
3.2.2 FLAC3D的计算原理
3.3 接触单元
3.4 含软弱夹层隧道围岩计算简化模型
3.5 数值模拟验证
3.6 本章小结
第4章 软弱夹层对隧道围岩稳定性的影响
4.1 数值模拟试验方案
4.2 软弱夹层倾角变化
4.2.1 位移计算结果分析
4.2.2 应力计算结果分析
4.2.3 屈服接近系数ξ和塑性区计算结果分析
4.3 软弱夹层位置变化
4.3.1 位移计算结果分析
4.3.2 应力计算结果分析
4.3.3 屈服接近系数ξ和塑性区计算结果分析
4.4 软弱夹层厚度变化
4.4.1 位移计算结果分析
4.4.2 应力计算结果分析
4.4.3 屈服接近系数ξ和塑性区计算结果分析
4.5 本章小结
第5章 含软弱夹层隧道围岩支护效应分析
5.1 数值模拟方案
5.2 围岩计算结果分析
5.2.1 围岩位移计算结果分析
5.2.2 围岩Mises应力计算结果分析
5.2.3 围岩屈服接近系数ξ计算结果分析
5.3 支护结构计算结果分析
5.3.1 喷层计算结果分析
5.3.2 锚杆计算结果分析
5.3.3 钢支撑计算结果分析
5.4 与施工实测位移数据对比
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 不足之处和对未来的展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间获得与学位论文相关的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十二五”期间铁路隧道工程安全事故分析[J]. 李强. 铁道建筑. 2017(05)
[2]多软弱夹层的巷道顶板稳定特性及支护设计[J]. 王辉,杨双锁. 煤矿安全. 2017(04)
[3]我国隧道及地下工程近两年的发展与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2017(02)
[4]基于隧道断面面积变化的围岩稳定性判别[J]. 刘小俊,蒋雅君,陶双江,刘会钢,李鹏. 铁道标准设计. 2017(03)
[5]基于有限区间联系云的围岩稳定性评价模型[J]. 汪明武,朱其坤,赵奎元,蒋辉,金菊良. 岩土力学. 2016(S1)
[6]结构面对洞室稳定性的影响[J]. 李建强,张宁,李承中. 水利水电工程设计. 2016(02)
[7]含软弱夹层隧道围岩松动破坏模型试验与分析[J]. 黄锋,朱合华,徐前卫. 岩石力学与工程学报. 2016(S1)
[8]动力扰动下含软弱夹层巷道围岩稳定性数值分析[J]. 唐礼忠,高龙华,王春,蒋锋. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[9]大跨度含夹层软岩巷道支护技术研究[J]. 李冬伟,李亚楠,赵敏,张旭庆,潘凡. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(08)
[10]摩尔库伦和修正摩尔库伦本构有限元模拟结果对比分析[J]. 张瑞金,胡奇凡. 中国房地产业. 2015(08)
硕士论文
[1]软弱夹层对地下洞室稳定性影响的数值试验研究[D]. 张志强.西安理工大学 2003
本文编号：3663781
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3663781.html
