缓倾地层隧道开挖的围岩松动形态与测试方法研究

发布时间：2022-09-27 20:15

　　某缓倾、薄层泥页岩互层隧道在施工过程中易出现底板开裂等严重变形破坏情况,需要确定围岩松动圈的范围以进行有效的锚固支护设计。但由于地层缓倾且具有薄层弱结构体,其松动圈和塑性区的形态、范围与均质围岩有很大差别。目前对于此类非均质各向异性围岩的测试与研究工作偏少,因此有必要对此类围岩进行现场测试并做进一步的研究。现场采用声波法以及钻孔弹性模量法分别对缓倾、薄层泥页岩互层隧道和均质围岩隧道进行松动圈测试,但两种方法的测试结果出入较大。通过数值模拟计算来验证声波法与钻孔弹性模量法在这两类围岩松动圈测试中的可靠性,并研究了均质围岩和缓倾、薄层泥页岩互层围岩的松动圈形态特征,以及原地应力因素的影响。在缓倾、薄层泥页岩互层案例中,通过数值模拟计算得到的围岩松动圈范围与钻孔弹性模量法测得的结果大致相同,而与声波法的结果相差甚远。通过分析可以得出:钻孔弹性模量法在本案例的围岩松动圈测试中较为可靠,声波法的测试结果误差较大。通过现场实测结果以及数值模拟计算结果得知:缓倾、薄层泥页岩隧道的松动圈沿垂直于层理方向对称分布,呈现明显的在断面周边沿地层长条状分布的特点。由于地层缓倾且有软弱夹层,围岩强度降低,变形增... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外理论研究成果
    1.3 测试方法研究现状
    1.4 研究目的与意义
2 工程概况
    2.1 隧道概况
    2.2 地质情况
3 现场测试方案与结果
    3.1 钻孔弹性模量法
        3.1.1 测试仪器设备
        3.1.2 测试步骤
        3.1.3 数据处理原则
        3.1.4 测试成果
        3.1.5 围岩模量的各向异性分析
        3.1.6 隧道围岩的松弛范围分析
    3.2 围岩岩体波速测试
        3.2.1 岩体波速测试方案
        3.2.2 岩体波速测试结果
        3.2.3 岩体波速测试结果分析
4 数值模拟计算结果
    4.1 非均质案例(缓倾、薄层泥页岩互层隧道)
        4.1.1 数值模型与力学参数
        4.1.2 计算结果与分析
    4.2 均质案例(福建花岗岩隧道)
        4.2.1 数值计算模型与力学参数
        4.2.2 计算结果分析
5 围岩松动形态与测试方法分析
    5.1 非均质围岩(缓倾、薄层泥页岩互层隧道)
        5.1.1 应力场分布规律
        5.1.2 塑性区分布规律
    5.2 均质围岩(福建花岗岩隧道)
        5.2.1 应力场规律分析
        5.2.2 塑性区分布规律
    5.3 声波法在倾斜、薄层状岩层测试中的改进
    5.4 小结
6 结论
    6.1 缓倾、薄层泥页岩互层隧道围岩松动形态的特征
    6.2 支护建议
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果



本文编号：3681550