滬昆高鐵大獨(dú)山隧道巖溶化巖體力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用研究.pdf

1、巖溶化巖體是一種非均質(zhì)、非連續(xù)、各向異性的力學(xué)介質(zhì)，其力學(xué)性質(zhì)不僅受巖層組合和層面所控制，還因巖溶化程度的不同、溶洞形態(tài)、位置的差異而有很大差異。為了準(zhǔn)確的反映巖層的變形和強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)，以及其與溶洞尺寸、位置及形態(tài)的關(guān)系和規(guī)律，本文以滬昆高鐵貴州段大獨(dú)山隧道工程現(xiàn)場(chǎng)巖體為研究對(duì)象，結(jié)合室內(nèi)巖石試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)承壓板變形試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)及數(shù)值模擬試驗(yàn)方法綜合研究巖溶化巖體的力學(xué)特性。主要研究?jī)?nèi)容以及取得的成果如下:
　　1)研究了大獨(dú)

2、山隧道的實(shí)際情況，通過(guò)工程地質(zhì)資料的分析及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，對(duì)巖溶發(fā)育基本條件、隧道巖溶發(fā)育控制因素以及大獨(dú)山隧道巖溶發(fā)育特征進(jìn)行了分析。
　　2)通過(guò)對(duì)大獨(dú)山隧道鉆孔揭露溶洞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合對(duì)隧道工程洞身穿越的可溶巖地段的潛在災(zāi)害點(diǎn)、巖溶管道系統(tǒng)脈絡(luò)及其分布位置、大型巖溶儲(chǔ)水構(gòu)造的發(fā)育規(guī)模、深度及隧址區(qū)地下水系統(tǒng)的補(bǔ)、徑、排系統(tǒng)等分析和了解，以及隧道設(shè)計(jì)及隧道位置特點(diǎn)，對(duì)隧道工程進(jìn)行巖溶發(fā)育程度區(qū)劃。
　　3)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，

3、得到巖溶化巖石基本力學(xué)參數(shù);通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)承壓板試驗(yàn)，得到巖溶化巖體P～W關(guān)系曲線(xiàn)，根據(jù)曲線(xiàn)特征判斷巖溶化巖體的變形特性，并計(jì)算出不同巖溶發(fā)育程度巖體的變形模量與彈性模量，通過(guò)鉆孔形成的孔洞來(lái)探究巖溶化巖體巖溶率的變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可知試驗(yàn)點(diǎn)巖體較彈-塑性介質(zhì)，殘余變形較大，隨著巖溶化巖體巖溶率的提高，巖體的變形模量及彈性模量均有所下降;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巖體直剪試驗(yàn)，得到不同巖溶發(fā)育程度下巖體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。
　　4)在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

4、的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FLAC3D軟件，進(jìn)行了針對(duì)承壓板變形試驗(yàn)、巖體直剪試驗(yàn)的數(shù)值模擬，得到了巖溶化巖體宏觀上的變形參數(shù)、強(qiáng)度參數(shù)及其與巖溶率的相關(guān)關(guān)系，并通過(guò)巖體真實(shí)破裂分析的RFPA2D軟件進(jìn)行單向加載條件下巖溶化巖體力學(xué)性質(zhì)的探究，模擬了不同形態(tài)、不同位置的溶洞及不同巖溶化程度條件下的巖體內(nèi)部的應(yīng)力分布以及變形、破壞現(xiàn)象的差異，從宏觀上及微觀上對(duì)巖溶化巖體的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，并將其應(yīng)用于大獨(dú)山隧道巖體力學(xué)特性研究，得到大獨(dú)山隧道巖溶化