花崗巖蝕變帶隧道大變形機理研究.pdf

1、花崗巖蝕變帶巖體是指原巖在晚期侵入的花崗巖熱液作用下經蝕變后形成的巖體。花崗巖蝕變帶巖體強度低,其中蒙脫石化蝕變巖中的蒙脫石具有吸水膨脹特點,可使結構緊密的蝕變巖松裂崩解。加之后期花崗巖侵入蝕變帶內,受多次構造作用及巖漿侵入影響,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、多呈松散碎石角礫、粉砂土狀,穩(wěn)定性極差。這種地質現象在國內外工程建設中較為罕見,目前較少類似工程的建設經驗,對花崗巖蝕變帶分布規(guī)律和工程特性的研究尚無相關資料,對蝕變巖地區(qū)的工程設計目前也無規(guī)

2、律可循。本文的研究對象為洛湛線梧州-岑溪間的北崗隧道,該隧道洞身位于花崗巖蝕變帶內,圍巖呈土夾石狀且具有弱～中等膨脹性,地下水發(fā)育。隧道施工中出現隧道邊墻收斂變形、涌水涌砂、局部塌方形成空腔、地表形成塌陷坑等問題,導致整個隧道施工被迫全面停止,進行變更設計。
　　 本文通過收集蝕變巖相關資料,了解北崗隧道地質條件和施工變形情況,并現場取樣進行礦物成分鑒定、常規(guī)試驗、靜態(tài)三軸試驗、小直剪試驗、大直剪試驗和膨脹性試驗來確定蝕變巖物理

3、力學特性。分別采用Mohr-coulomb理想彈塑性模型和strain-softening應變軟化模型對北崗隧道圍巖宏觀巖體力學參數進行反演分析,反演結果與試驗結果進行對比分析。得出以下結論和計算成果:1.北崗隧道蝕變巖成因類型為巖漿期后熱液蝕變,蝕變作用生成的大量親水性強的蒙脫石、綠泥石等粘土礦物致使蝕變巖含水量高、強度低、具有遇水膨脹特性,開挖形成臨空面后容易松裂崩解；2.Mohr-coulomb理想彈塑性模型反演的圍巖參數不符合實

4、際情況,strain-softening軟化模型的反演計算結果比較符合現場的實際情況,即北崗隧道蝕變巖巖體具有明顯的損傷特性；3.以北崗隧道DK462+545斷面為計算模型,運用FLAC3D計算討論了砂頁巖和蝕變巖的接觸面傾角a與接觸面到隧道中心的距離d對隧道施工變形特性的影響規(guī)律,探討了發(fā)生隧道大變形的巖體結構類型,可以指導類似工程的設計、施工；4.在三種典型力學特性圍巖下,計算出不同支護條件下花崗巖蝕變帶隧道開挖圍巖收斂曲線,根據圍