大變形是節(jié)理巖體中隧道建設(shè)常見的災(zāi)害形式之一,如果得不到及時有效的處治則可能釀成重大的工程事故。2015年4月29日,云南省晉紅高速公路某隧道由于大變形處治不當(dāng),釀成了隧道塌方、人員被困的重大事故,本文正是以此為背景,對隧道開挖過程中由大變形引起的塌方問題展開了深入研究,并取得了如下創(chuàng)新性成果:（1）基于廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則中巖體評價參數(shù),通過廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則中參數(shù)GSI、mi、D、σci、σ與等效切線方程（σn-τn）形式Hoek-Brown準(zhǔn)則中參數(shù)A、B的轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了對塌方輪廓線的快速預(yù)測,研究了不同參數(shù)對預(yù)測塌方輪廓線的影響,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步推導(dǎo)了研究對象在復(fù)雜條件下塌方輪廓線的預(yù)測表達(dá)式;通過現(xiàn)場圍巖評價參數(shù)計算分析可判斷該隧道有很大的塌方風(fēng)險。（2）通過現(xiàn)場調(diào)查及節(jié)理直剪試驗分別獲得了節(jié)理空間分布參數(shù)和力學(xué)參數(shù),基于等效巖體技術(shù)和位移反分析法獲得了巖體的彈塑性力學(xué)參數(shù),為后續(xù)研究提供了參數(shù)依據(jù)。（3）設(shè)計了一套物理模型試驗,自行制作了隧道模型開挖行走裝置和圍巖內(nèi)部位移監(jiān)測裝置,結(jié)合理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬等綜合手段,最大程度還原模擬了隧道侵限大變形的發(fā)生發(fā)展... 

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 問題的提出
    1.2 研究背景及意義
2 文獻(xiàn)綜述與研究計劃
    2.1 隧道穩(wěn)定性判斷及塌方預(yù)測研究現(xiàn)狀
        2.1.1 理論計算法
        2.1.2 工程類比法
        2.1.3 監(jiān)控量測反饋法
        2.1.4 風(fēng)險評估分析法
    2.2 節(jié)理巖體性質(zhì)參數(shù)確定方法研究現(xiàn)狀
        2.2.1 經(jīng)驗折減法
        2.2.2 經(jīng)驗關(guān)系法
        2.2.3 原位試驗方法
        2.2.4 等效巖體技術(shù)方法
        2.2.5 位移反分析法
    2.3 隧道大變形機(jī)理及處治技術(shù)研究現(xiàn)狀
        2.3.1 數(shù)值分析法
        2.3.2 物理模型試驗方法
    2.4 研究內(nèi)容和研究方法
        2.4.1 研究內(nèi)容
        2.4.2 研究方法
        2.4.3 技術(shù)路線
    2.5 本章小結(jié)
3 工程概況
    3.1 工程地質(zhì)條件
        3.1.1 地層巖性特征
        3.1.2 圍巖工程地質(zhì)評價
    3.2 區(qū)域水文地質(zhì)
        3.2.1 地下水
        3.2.2 隧道涌水量預(yù)測
    3.3 4.29塌方事故發(fā)生過程
    3.4 文章小結(jié)
4 基于廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則的隧道塌方極限分析
    4.1 Hoek-Brown失穩(wěn)準(zhǔn)則
    4.2 極限分析上限分析法
    4.3 不同形式Hoek-Brown準(zhǔn)則參數(shù)轉(zhuǎn)換
    4.4 廣義H-B準(zhǔn)則參數(shù)對矩形隧道塌方輪廓影響
    4.5 安企村1號隧道預(yù)測塌方輪廓線
    4.6 本章小結(jié)
5 節(jié)理巖體及襯砌力學(xué)參數(shù)確定
    5.1 完整巖石力學(xué)參數(shù)測定
    5.2 巖體節(jié)理空間分布特征參數(shù)確定
    5.3 巖體節(jié)理力學(xué)參數(shù)確定
        5.3.1 連續(xù)屈服節(jié)理模型
        5.3.2 節(jié)理剪切試驗
    5.4 等效巖體技術(shù)
        5.4.1 三維離散元程序3DEC介紹
        5.4.2 DFN模型建立
        5.4.3 模型參數(shù)賦予
        5.4.4 確定模型REV
    5.5 位移反分析法
    5.6 襯砌參數(shù)確定
    5.7 本章小結(jié)
6 隧道大變形機(jī)制模型試驗研究
    6.1 相似材料配比試驗
    6.2 模型試驗裝置
        6.2.1 隧道室內(nèi)模型試驗系統(tǒng)設(shè)計
        6.2.2 模型開挖預(yù)埋件制作
        6.2.3 模型襯砌制作
        6.2.4 監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)
    6.3 模型試驗過程
    6.4 試驗結(jié)果分析
        6.4.1 隧道大變形圍巖漸進(jìn)性破壞過程
        6.4.2 隧道大變形圍巖變形結(jié)果分析
        6.4.3 隧道大變形圍巖應(yīng)力結(jié)果分析
        6.4.4 隧道大變形襯砌破壞規(guī)律
    6.5 本章小結(jié)
7 大變形處治時機(jī)及處治技術(shù)研究
    7.1 數(shù)值模型構(gòu)建
        7.1.1 隧道全局?jǐn)?shù)值模型構(gòu)建
        7.1.2 隧道局部數(shù)值模型構(gòu)建
    7.2 圍巖巖塊及節(jié)理破壞分析
    7.3 隧道大變形處治時機(jī)研究
        7.3.1 收斂-約束法原理
        7.3.2 數(shù)值模擬過程
        7.3.3 結(jié)果分析
    7.4 大變形處治持續(xù)時間研究
    7.5 大變形處治循環(huán)距離研究
    7.6 本章小結(jié)
8 工程應(yīng)用
    8.1 安企村1號隧道塌方處治
    8.2 大變形處治時機(jī)工程應(yīng)用
    8.3 本章小結(jié)
9 結(jié)論
    9.1 主要結(jié)論
    9.2 創(chuàng)新點
    9.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[8]炭質(zhì)頁巖隧道軟弱破碎圍巖大變形機(jī)理與控制對策及其應(yīng)用研究[D]. 劉欽.山東大學(xué) 2011
[9]復(fù)雜地應(yīng)力區(qū)隧道軟弱圍巖大變形控制技術(shù)研究[D]. 王樹棟.北京交通大學(xué) 2010
[10]基于不確定性理論的隧道圍巖穩(wěn)定性及風(fēng)險分析研究[D]. 張永杰.湖南大學(xué) 2010

碩士論文
[1]隧道塌方風(fēng)險預(yù)測與控制研究[D]. 李風(fēng)云.中南大學(xué) 2011
[2]邊界線性加載條件下巖體平面受力模型試驗研究[D]. 陳大鵬.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2006



本文編號：3651492