節(jié)理巖體隧道分析方法研究.pdf

1、近年來，對節(jié)理巖體的研究受到了廣泛地關(guān)注，眾多學者分別從理論、試驗和數(shù)值分析等方面進行了深入地研究，理論和試驗方面取得了相當大地進步，但因巖體本身的復雜性數(shù)值分析一直是解決節(jié)理巖體問題的切實有效方法?，F(xiàn)今，數(shù)值方法研究節(jié)理巖體隧道，普遍是把節(jié)理巖體理想化為連續(xù)介質(zhì)，通過降低巖體的力學參數(shù)來考慮節(jié)理的影響，這樣處理雖然有一定的合理性，但與實際嚴重不符，另外，對節(jié)理巖體的數(shù)值分析也有采用離散介質(zhì)模型的，通過分別模擬巖塊和節(jié)理并各自賦材料參數(shù)

2、的值，使得更符合巖體的材料性質(zhì)，該方法在國外已經(jīng)取得廣泛地應用，但在國內(nèi)應用的還比較少。本文采用離散介質(zhì)和連續(xù)介質(zhì)模型兩種方法，分別采用計算軟件分析節(jié)理巖體隧道，離散介質(zhì)模型采用的是離散元理論，以一個節(jié)理隧道為例，分析了節(jié)理的力學參數(shù)(節(jié)理的粘聚力、內(nèi)摩擦角和剛度)對隧道圍巖位移和支護內(nèi)力的影響。連續(xù)介質(zhì)模型采用的理論是，基于Hoek-Brown強度準則將節(jié)理巖體等效轉(zhuǎn)化為符合Mohr-Coulomb強度準則的均質(zhì)連續(xù)巖體，進而進行數(shù)值

3、分析。由于Hoek-Brown強度準則采用地質(zhì)強度指標GSI來考慮，GSI值可以通過節(jié)理的具體參數(shù)反映節(jié)理巖體質(zhì)量，因而該方法考慮了節(jié)理對分析結(jié)果的影響，并且通過Hoek-Brown強度準則等效轉(zhuǎn)化為均質(zhì)連續(xù)巖體，這樣可使其廣泛適用于基于Mohr-Coulomb強度準則開發(fā)的數(shù)值分析軟件。
　　 對于含有兩組交叉節(jié)理的巖體，分別采用兩種方法對比分析隧道的初期支護的受力，得到連續(xù)介質(zhì)模型噴射混凝土的安全系數(shù)大于離散介質(zhì)模型的，即在

4、設(shè)計中采用連續(xù)介質(zhì)模型計算是偏不安全的，為了進一步分析，改變節(jié)理的方向和間距經(jīng)過多組的對比分析，該結(jié)論依然成立。本文根據(jù)工程實例石塘隧道，采用兩種方法對其初期支護作受力分析，進一步驗證上述結(jié)論。隨后，采用非連續(xù)方法對隧道圍巖的穩(wěn)定性進行分析，得到隧道圍巖是不穩(wěn)定的，在隧道的拱頂會產(chǎn)生坍塌，經(jīng)過預先錨桿加固處理，隧道圍巖穩(wěn)定。綜上，非連續(xù)方法因其模擬節(jié)理巖體符合實際狀況，不僅在計算支護內(nèi)力具有更好的安全性，而且在分析圍巖的穩(wěn)定方面優(yōu)勢更加