在我國(guó)隧道及地下工程建設(shè)的步伐中,尤其是在施工過程中會(huì)常常遇到各種復(fù)雜的不良地質(zhì),如斷層破碎帶、溶洞、凍土、泥化夾層和軟巖地段等。自然界中沉積巖是層狀構(gòu)造的巖體占陸地面積的三分之二,層狀構(gòu)造中往往含有大量的軟硬互層構(gòu)造,由于軟硬互層構(gòu)造巖體的特殊性,使得軟硬互層巖體的破壞模式主要表現(xiàn)為三種形式:一是沿著斜交層面的剪切破壞,二是沿著層面的滑移破壞,三是沿著層面的劈裂破壞。在這種軟硬互層的巖體中開挖隧道時(shí),極易引起隧道圍巖失穩(wěn),嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致隧道的坍塌。本文以四面山隧道工程為背景,著重分析隧道開挖位置、軟硬互層巖體傾角、巖層厚度對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。在整個(gè)分析過程中,首先通過自制的軟硬互層巖體進(jìn)行室內(nèi)單軸和三軸壓縮試驗(yàn),用來分析軟硬互層巖體的力學(xué)特性及變形破壞形態(tài)。然后通過離散元軟件PFC^2D對(duì)上述巖體室內(nèi)單軸及三軸壓縮試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,最后在對(duì)四面山軟硬互層巖體隧道開挖進(jìn)行離散元數(shù)值模擬,通過改變隧道的開挖位置、巖層的傾角、巖層厚度來研究軟硬互層隧道圍巖的裂隙擴(kuò)展規(guī)律及變形破壞機(jī)理的影響。研究?jī)?nèi)容如下:（1）通過軟硬互層巖體的單軸、三軸加載試驗(yàn)來研究不同圍壓、不同巖... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

RMT-150C巖石壓縮試驗(yàn)儀

9產(chǎn)生滑移。在巖層傾角為0°時(shí)，當(dāng)層厚比為2:0.5時(shí)，由圖2-4（a）可以看出裂隙幾乎都是貫穿了軟硬層，當(dāng)層厚較厚時(shí)，由（b）可以看出軟硬互層間的貫穿長(zhǎng)裂隙較少，更多的是沒有貫穿的短裂隙，圖（c）當(dāng)巖體破壞時(shí)，僅生成微小裂隙保持較好的完整性。當(dāng)巖層傾角為30°時(shí)，巖體的破壞形態(tài)與傾角為0度時(shí)有相似的結(jié)果，但破碎程度降低。（a）0度、層厚2:0.5（b）0度、層厚2:1（c）0度、層厚2:2（d）30度、層厚2:0.5（e）30度、層厚2:1（f）30度、層厚2:2圖2-3單軸壓縮作用下不同傾角及層厚的軟硬互層巖體試件的破壞形態(tài)由圖2-4單軸壓縮下的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀可知，當(dāng)傾角為0度且層厚比為2：0.5時(shí)，視這條曲線為曲線1，軟硬互層巖體在單軸壓縮下與巖石的單軸壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線大致一致，在單軸加載的初期階段，巖體存在一段下凹的曲線，這一段屬于微裂隙閉合階段，而后有一段斜線，這一段屬于軟硬互層巖體的彈性變形至微裂縫穩(wěn)定發(fā)展階段，然后有一段下凸的曲線，這一段屬于裂隙非穩(wěn)定和破壞階段，最后巖體到達(dá)峰值強(qiáng)度后迅速下降，這一段屬于破壞后階段，根據(jù)曲線1與常規(guī)巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀相似可知，軟硬互層巖體中軟層與硬層的交界處是緊密膠結(jié)在一起的；再看圖2-4其它巖體的應(yīng)力應(yīng)變形狀，當(dāng)巖體到達(dá)一定的強(qiáng)度時(shí)，突然有一段強(qiáng)度急速下降的階段，這些曲線與曲線1有著明顯的不同，說明巖體的軟層厚度及巖層的傾角對(duì)巖體的力學(xué)特性有著明顯的影響。當(dāng)巖體傾角為0°、30°時(shí)，隨著軟層的厚度增加時(shí)，巖體的峰值強(qiáng)度也在減小，說明軟硬互層巖體在單軸壓縮時(shí)，巖體的傾角使得巖體的峰值強(qiáng)度明顯減小，相同傾角時(shí)，軟層厚度的增加也使得峰值強(qiáng)度減校

9產(chǎn)生滑移。在巖層傾角為0°時(shí)，當(dāng)層厚比為2:0.5時(shí)，由圖2-4（a）可以看出裂隙幾乎都是貫穿了軟硬層，當(dāng)層厚較厚時(shí)，由（b）可以看出軟硬互層間的貫穿長(zhǎng)裂隙較少，更多的是沒有貫穿的短裂隙，圖（c）當(dāng)巖體破壞時(shí)，僅生成微小裂隙保持較好的完整性。當(dāng)巖層傾角為30°時(shí)，巖體的破壞形態(tài)與傾角為0度時(shí)有相似的結(jié)果，但破碎程度降低。（a）0度、層厚2:0.5（b）0度、層厚2:1（c）0度、層厚2:2（d）30度、層厚2:0.5（e）30度、層厚2:1（f）30度、層厚2:2圖2-3單軸壓縮作用下不同傾角及層厚的軟硬互層巖體試件的破壞形態(tài)由圖2-4單軸壓縮下的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀可知，當(dāng)傾角為0度且層厚比為2：0.5時(shí)，視這條曲線為曲線1，軟硬互層巖體在單軸壓縮下與巖石的單軸壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線大致一致，在單軸加載的初期階段，巖體存在一段下凹的曲線，這一段屬于微裂隙閉合階段，而后有一段斜線，這一段屬于軟硬互層巖體的彈性變形至微裂縫穩(wěn)定發(fā)展階段，然后有一段下凸的曲線，這一段屬于裂隙非穩(wěn)定和破壞階段，最后巖體到達(dá)峰值強(qiáng)度后迅速下降，這一段屬于破壞后階段，根據(jù)曲線1與常規(guī)巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀相似可知，軟硬互層巖體中軟層與硬層的交界處是緊密膠結(jié)在一起的；再看圖2-4其它巖體的應(yīng)力應(yīng)變形狀，當(dāng)巖體到達(dá)一定的強(qiáng)度時(shí)，突然有一段強(qiáng)度急速下降的階段，這些曲線與曲線1有著明顯的不同，說明巖體的軟層厚度及巖層的傾角對(duì)巖體的力學(xué)特性有著明顯的影響。當(dāng)巖體傾角為0°、30°時(shí)，隨著軟層的厚度增加時(shí)，巖體的峰值強(qiáng)度也在減小，說明軟硬互層巖體在單軸壓縮時(shí)，巖體的傾角使得巖體的峰值強(qiáng)度明顯減小，相同傾角時(shí)，軟層厚度的增加也使得峰值強(qiáng)度減校

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]基于PFC3D的粗粒土三軸試驗(yàn)細(xì)觀參數(shù)敏感性分析[J]. 李燦,邱紅勝,張志華.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2016(05)
[6]基于PFC3D的巖石單軸壓縮變形破壞特征分析[J]. 陶建明,熊承仁,溫韜,胡桂林,謝放.  人民長(zhǎng)江. 2016(13)
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[9]軟硬互層鹽巖變形破損物理模擬試驗(yàn)研究[J]. 張桂民,李銀平,楊長(zhǎng)來,劉偉,施錫林,楊春和.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2012(09)
[10]大理巖三軸壓縮試驗(yàn)的顆粒流模擬[J]. 姚濤,任偉,闕坤生,王運(yùn)棟.  土工基礎(chǔ). 2012(02)

碩士論文
[1]斷層破碎帶隧道圍巖變形破壞機(jī)理研究[D]. 高嘯也.重慶交通大學(xué) 2017
[2]層狀巖石傾角效應(yīng)的試驗(yàn)研究[D]. 鄭蕾.重慶大學(xué) 2013
[3]軟硬巖層互層巷道頂板穩(wěn)定性分析[D]. 黃達(dá).太原理工大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3041697