交叉坑道圍巖穩(wěn)定性分析.pdf

1、為滿足使用功能的要求，地下工程中經(jīng)常需要建造相交的坑道。相交坑道在交叉區(qū)域圍巖的臨空面較多，受力狀態(tài)較為復雜，往往是地下工程中的薄弱部位。相交坑道在交叉部位邊界條件復雜，很難得到交叉區(qū)域圍巖應力與變形的解析解?，F(xiàn)有文獻對交叉坑道進行專門研究的也不多見。因此，交叉坑道圍巖穩(wěn)定性分析是值得研究的一個重要工程問題。 本文以砂礫石地層和交叉坑道結(jié)構(gòu)為核心，從理論分析、數(shù)值模擬和模型實驗三方面研究砂礫石地層中交叉坑道的穩(wěn)定性。①先從一般坑

2、道失穩(wěn)形態(tài)出發(fā)，歸納坑道失穩(wěn)破壞的主要力學機理。在此基礎上，結(jié)合砂礫石的地層特性和交叉坑道的結(jié)構(gòu)特點，從理論上分析砂礫石地層中交叉坑道的失穩(wěn)機理。②然后利用有限單元法，分別模擬單坑道與交叉坑道圍巖的應力與變形。通過對比，了解交叉坑道圍巖的應力場與變形分布特點。③接著通過相似模型實驗，驗證了交叉坑道圍巖應力場和變形分布規(guī)律以及坑道破壞特征。④最后采用數(shù)值實驗，模擬不同的斷面形狀和開挖順序情況下，交叉坑道圍巖的應力與變形。通過綜合評判，選取

3、了交叉坑道合理的斷面形狀和開挖順序。通過以上研究工作，取得以下主要認識： (1)交叉坑道開挖時圍巖變形與應力分布規(guī)律是：交叉坑道圍巖在交叉部位塑性區(qū)、位移值均較單坑道大，在小坑道拱項易產(chǎn)生拉應力區(qū)，且以水平方向為主。 (2)交叉坑道破壞機理是：交叉坑道最薄弱部位是四個轉(zhuǎn)角區(qū)域的直墻，其破壞形式屬劈裂剝落與剪切滑移，破壞機制是由于壓應力集中而導致的劈裂與剪切破壞。 (3)水平層狀砂礫石地層中交叉坑道合理的斷面和開挖