水平層狀圍巖隧道頂板力學(xué)模型與穩(wěn)定性研究.pdf

1、水平層狀巖體是一種典型的具有層狀構(gòu)造的沉積巖，廣泛分布于我國(guó)西南、華中以及陜北地區(qū)。當(dāng)隧道穿過(guò)水平層狀巖體時(shí)，極易出現(xiàn)隧道拱部離層、頂板彎折、嚴(yán)重超挖，甚至坍塌等工程事故。本文通過(guò)對(duì)水平層狀巖體破壞機(jī)理的研究，建立了不同層間粘結(jié)強(qiáng)度隧道項(xiàng)板的力學(xué)模型，并采用離散單元法數(shù)值模擬研究了水平層狀圍巖隧道的穩(wěn)定性，大致定量地給出了層間粘結(jié)強(qiáng)度的判定標(biāo)準(zhǔn)，最后依托某高速公路隧道工程，驗(yàn)證了隧道頂板力學(xué)模型和層間粘結(jié)強(qiáng)度判定方法的正確性。具體結(jié)論如

2、下:
　　(1)按照水平層狀巖體層間介質(zhì)粘結(jié)強(qiáng)度的不同，將水平層狀圍巖隧道頂板力學(xué)模型分為弱粘結(jié)強(qiáng)度項(xiàng)板力學(xué)模型、中粘結(jié)強(qiáng)度頂板力學(xué)模型、強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)度頂板力學(xué)模型三種。并采用巖梁模型計(jì)算得到三種不同項(xiàng)板力學(xué)模型關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和撓度的計(jì)算公式。
　　(2)采用UDEC數(shù)值模擬軟件進(jìn)行水平層巖隧道拱頂豎向位移正交試驗(yàn)，得到層間介質(zhì)力學(xué)參數(shù)中的六個(gè)因素對(duì)水平層狀圍巖隧道豎向位移影響的主次關(guān)系為:法向剛度＞內(nèi)摩擦角＞切向剛度＞粘聚力=

3、抗拉強(qiáng)度＞剪脹角。并根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，得到隨著層間法向剛度和內(nèi)摩擦角的增大，水平層狀圍巖隧道拱項(xiàng)豎向位移逐漸減小。
　　(3)根據(jù)層間介質(zhì)的法向剛度和內(nèi)摩擦角對(duì)水平層狀圍巖隧道拱頂豎向位移的影響，大致定量判斷層間介質(zhì)的粘結(jié)強(qiáng)度。即當(dāng)水平層狀巖體層間的法向剛度kn＜30MPa/cm且內(nèi)摩擦角ψ＜12°;或者kn＜20MPa/cm且ψ＜20°;或者kn＜10MPa/cm時(shí)，水平層狀巖體的層間介質(zhì)粘結(jié)強(qiáng)度較弱°當(dāng)水平層狀巖體層間的法向