硐室圍巖開挖與支護(hù)過程中的力學(xué)機(jī)理與數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展，各大城市的地鐵、輕軌、公路和鐵路隧道等工程建設(shè)不斷涌現(xiàn)，極大地為人類出行提供了便利，另外，煤炭、石油等資源的利用，極大地帶動(dòng)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?，F(xiàn)在，雖然巖石硐室已經(jīng)大量開挖，其開挖和支護(hù)實(shí)踐已經(jīng)非常豐富，然而理論研究卻相對滯后?，F(xiàn)階段地下硐室圍巖理論研究主要基于開挖后，然而在高地應(yīng)力、軟巖硐室開挖過程中，開挖可能尚未完成就出現(xiàn)局部位移過大、巖石從硐壁脫落甚至硐室坍塌的狀況。造成這種情況的原因在于，一方面，施工設(shè)

2、計(jì)對策出現(xiàn)問題，對開挖過程的圍巖位移估計(jì)不足;另一方面，很多硐室提供支護(hù)阻力不足，憑現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行支護(hù)，然而缺乏理論支撐，部分區(qū)域可能地應(yīng)力較大或圍巖較軟弱，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)局部變形以及經(jīng)濟(jì)損失。
　　基于此，本文在前人研究的基礎(chǔ)之上，針對硐室開挖過程中圍巖峰后的變形破壞特征，借鑒前人開挖后的圍巖支護(hù)理論，基于Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則，考慮了軟巖剪脹、軟化的特性以及空間、錨固效應(yīng)，得到了圍巖從開挖到支護(hù)整個(gè)過程中彈塑性理論，并對

3、圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)錨桿和襯砌的結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行理論探討，評估支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。通過數(shù)值軟件ABAQUS對圍巖開挖和支護(hù)過程數(shù)值模擬，首先，考察圍巖在開挖前，開挖過程中及開挖后的圍巖應(yīng)力、位移和塑性區(qū)范圍變化情況;然后在開挖過程中添加錨桿、襯砌進(jìn)行支護(hù)，比較兩種情況下圍巖應(yīng)力、位移和塑性區(qū)范圍，最后，對錨桿、襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，得到模擬情況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力情況，進(jìn)一步驗(yàn)證本文二、三章理論的正確性。
　　本文以蘆嶺煤礦Ⅲ—采區(qū)石門巷道開挖為例，分