深埋水平巖層隧道開挖圍巖穩(wěn)定性分析.pdf

1、結(jié)構(gòu)面的存在使得層狀巖體連續(xù)性差，各向異性顯著，在此類巖體進(jìn)行隧道開挖時圍巖變形與破壞形式相對復(fù)雜，超欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重。本文針對層狀巖體特點，采用力學(xué)分析和數(shù)值模擬等多種手段來研究圍巖穩(wěn)定性情況，并以西山隧道工程為研究背景，在調(diào)研和分析以往資料及研究成果的基礎(chǔ)上，對水平巖層地區(qū)隧道圍巖失穩(wěn)影響因素及破壞機(jī)理進(jìn)行深入研究。
　　文中首先就層狀圍巖開挖后的應(yīng)力場進(jìn)行分析，歸納出影響應(yīng)力分布的主要因素包括原巖應(yīng)力、巖石力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)和人

2、為因素等，并對地應(yīng)力條件和斷面形狀兩主要因素進(jìn)行更有針對性的研究。采用力學(xué)方法得到均質(zhì)圍巖條件下，圓形和矩形隧道的應(yīng)力場分布情況，并用數(shù)值手段求得了含結(jié)構(gòu)面巖體即水平圍巖下，隧道開挖后圍巖應(yīng)力場分布。
　　其次，考慮層面的影響，將水平圍巖簡化為各層各向同性連續(xù)介質(zhì)，提出適用于層狀圍巖的穩(wěn)定性判別依據(jù)，探究其破壞機(jī)理。針對深埋層狀圍巖特征，采用RFPA二維數(shù)值模擬軟件對隧道開挖過程進(jìn)行模擬重現(xiàn)，對比分析了洞室形狀及結(jié)構(gòu)面空間排布對此

3、類圍巖穩(wěn)定性的影響作用，得到了圍巖失穩(wěn)破壞過程、應(yīng)力場、應(yīng)變場、聲發(fā)射等分布狀況。模擬中得到的圍巖變化規(guī)律及破壞特征與理論分析結(jié)果基本一致，為類似工程設(shè)計和施工提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。
　　然后，針對上述應(yīng)力場及失穩(wěn)機(jī)理確定的圍巖薄弱區(qū)，并就層狀巖體中支護(hù)體系及其作用機(jī)理進(jìn)行了分析，試圖找到合理有效地控制圍巖失穩(wěn)的途徑。考慮隧道開挖的圍巖-支護(hù)的力學(xué)行為，歸納了幾種主要初期支護(hù)形式及其力學(xué)特點和適用條件，總結(jié)出了適合深埋水平巖層的支