高地應(yīng)力軟巖隧道荷載機(jī)制

陳志敏，男，(1979—)，河北臨城人。1998年9月-2002年7月蘭州鐵道學(xué)院鐵道工程專(zhuān)業(yè)獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；2002年9月-2005年6月蘭州交通大學(xué)橋梁與隧道工程專(zhuān)業(yè)獲工學(xué)碩士學(xué)位；2007年9月-2012年6月蘭州交通大學(xué)巖土工程專(zhuān)業(yè)獲工學(xué)博士學(xué)位；2002年7月-2006年12月蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院助教；2007年1月-2012年12月蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院講師；2013年1月-蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院副教授；2009年獲“青年教師教學(xué)獎(jiǎng)”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)；2010年9月-2012年7月任甘肅省道路橋梁與地下工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（依托蘭州交通大學(xué)）巖土與地下工程試驗(yàn)中心主任；2012年7月-至今任蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院科研與平臺(tái)建設(shè)辦公室主任。教學(xué)與科研工作中，注重理論聯(lián)系實(shí)際。2009年獲“青年教師教學(xué)獎(jiǎng)”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。主持和參與多項(xiàng)省、部級(jí)科研課題，其中獲得甘肅省建設(shè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)和甘肅省高?？萍歼M(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，并取得一項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利。近些年來(lái)先后在學(xué)術(shù)期刊上第一作者發(fā)表論文10余篇，EI收錄4篇，ISTP收錄1篇。

第1章緒論

1.1地應(yīng)力概述

1.1.1地應(yīng)力的概念

1.1.2高地應(yīng)力

1.2軟巖及軟巖隧道

1.2.1軟弱圍巖的含義及力學(xué)特性

1.2.2軟弱圍巖隧道

1.3高地應(yīng)力軟巖荷載問(wèn)題的研究現(xiàn)狀

1.3.1高地應(yīng)力軟巖荷載問(wèn)題國(guó)外研究現(xiàn)狀

1.3.2高地應(yīng)力軟巖荷載問(wèn)題國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

1.4高地應(yīng)力軟巖隧道的荷載機(jī)制

1.4.1基于原巖應(yīng)力和開(kāi)挖位移的高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力研究

1.4.2基于開(kāi)挖應(yīng)力釋放率模型的高地應(yīng)力軟巖隧道襯砌壓力研究

第2章地應(yīng)力的分布規(guī)律

2.1地應(yīng)力的影響因素分析

2.1.1地應(yīng)力成因

2.1.2地應(yīng)力的主要影響因素

2.2全球地應(yīng)力區(qū)域構(gòu)造分析

2.3中國(guó)應(yīng)力場(chǎng)分析

2.3.1中國(guó)實(shí)測(cè)地應(yīng)力分析

2.3.2中國(guó)不同巖性地應(yīng)力分析

2.4青藏地區(qū)地應(yīng)力分析

2.4.1青藏地區(qū)地應(yīng)力成因

2.4.2青藏地區(qū)地應(yīng)力分布

2.4.3青藏地區(qū)三大巖性地應(yīng)力分布規(guī)律

2.4.4綜合分析

第3章隧道區(qū)域地應(yīng)力實(shí)測(cè)與應(yīng)力拓展

3.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

3.1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

3.2地應(yīng)力測(cè)量方法

3.2.1應(yīng)力解除法之空腔包體應(yīng)變計(jì)法

3.2.2孔底應(yīng)力解除法

3.2.3水壓致裂法

3.2.4聲發(fā)射法

3.2.5應(yīng)力恢復(fù)法

3.3軟巖隧道的地應(yīng)力測(cè)量

3.3.1天池坪隧道高地應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析

3.3.2兩水隧道地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果分析

3.4宏觀地應(yīng)力場(chǎng)拓展分析

3.4.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)與地應(yīng)力場(chǎng)拓展

3.4.2地應(yīng)力場(chǎng)拓展分析

第4章軟弱圍巖隧道

4.1軟巖隧道的現(xiàn)狀

4.2軟巖隧道的特征分析

4.3軟巖隧道變形演化機(jī)制

4.4軟巖隧道變形原因

4.5高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用

4.6高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力研究中的主要理論問(wèn)題

第5章高地應(yīng)力軟巖隧道的荷載機(jī)制

5.1基于原巖應(yīng)力和開(kāi)挖位移的高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力的研究

5.1.1圍巖軟化“直曲直”模型

5.1.2軟化模量的概念及其物理意義

5.1.3巖體應(yīng)變模型

5.1.4基于巖體軟化“直曲直”模型的卡斯特耐爾擴(kuò)展公式推導(dǎo)

5.1.5彈性區(qū)圍巖應(yīng)力分布的理論解

5.1.6塑性軟化區(qū)卡斯特耐爾擴(kuò)展公式推導(dǎo)

5.1.7塑性流動(dòng)區(qū)卡斯特耐爾擴(kuò)展公式推導(dǎo)

5.1.8卡斯特耐爾擴(kuò)展公式廣泛性分析

5.1.9卡斯特耐爾擴(kuò)展公式與經(jīng)典卡斯特耐爾公式對(duì)比分析

5.2卡斯特耐爾擴(kuò)展公式實(shí)例分析與工程應(yīng)用

5.2.1卡斯特耐爾擴(kuò)展公式應(yīng)用探討

5.2.2經(jīng)典實(shí)例分析

5.2.3木寨嶺隧道高地應(yīng)力Ⅴ級(jí)軟巖段應(yīng)用

5.3基于開(kāi)挖應(yīng)力釋放率模型的高地應(yīng)力軟巖隧道襯砌壓力研究

5.3.1基于凈空收斂曲線三階段劃分的高地應(yīng)力軟巖隧道襯砌壓力研究

5.3.2基于凈空收斂曲線擬合的高地應(yīng)力軟巖隧道襯砌壓力研究

5.4高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用三維數(shù)值分析

5.4.1關(guān)角隧道基于等效連續(xù)介質(zhì)模型的三維數(shù)值分析

5.4.2基于圍巖參數(shù)全過(guò)程變化的木寨嶺隧道Ⅴ級(jí)軟巖段

三維數(shù)值分析

參考文獻(xiàn)2100433B

本書(shū)以高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下的關(guān)角隧道、木寨嶺隧道等工程為背景，系統(tǒng)研究了我國(guó)地應(yīng)力及青藏地區(qū)的地應(yīng)力分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)地應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、理論研究與數(shù)值分析，對(duì)高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)理進(jìn)行了研究與應(yīng)用。本書(shū)主要內(nèi)容包括地應(yīng)力與高地應(yīng)力概述、軟巖以及軟巖隧道力學(xué)特性、中國(guó)特別是青藏地區(qū)不同巖性地應(yīng)力的分布規(guī)律、隧道區(qū)域地應(yīng)力實(shí)測(cè)與應(yīng)力拓展、基于巖體軟化“直-曲-直”模型的卡斯特耐爾擴(kuò)展公式、基于開(kāi)挖應(yīng)力釋放率模型的高地應(yīng)力軟巖隧道襯砌壓力研究及其數(shù)值分析等內(nèi)容。

本書(shū)內(nèi)容豐富、圖文并茂、數(shù)據(jù)資料翔實(shí)，反映了高地應(yīng)力軟巖隧道的荷載機(jī)制研究與應(yīng)用的最新水平。本書(shū)適合于從事長(zhǎng)大山嶺隧道和深埋地下工程的科研、勘察設(shè)計(jì)與施工人員使用，也可供隧道與地下工程、巖土工程、地質(zhì)工程等專(zhuān)業(yè)的高校師生參考。

本書(shū)特別適合學(xué)習(xí)高地應(yīng)力軟弱圍巖隧道及地下工程的有關(guān)技術(shù)人員使用，也可供從事隧道及地下工程、巖土工程、地質(zhì)工程等高校和科研院所的科研人員與師生參考。

《高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力研究和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)理分析》是陳志敏的論文，由導(dǎo)師趙德安指導(dǎo)。

副題名

外文題名

Study of surrounding rock pressure and interaction mechanism between surrounding rock and supporting structure in the weak rock tunnels with high geostress

論文作者

陳志敏著

導(dǎo)師

趙德安指導(dǎo)

學(xué)科專(zhuān)業(yè)

學(xué)位級(jí)別

工學(xué)博士

學(xué)位授予單位

蘭州交通大學(xué)

學(xué)位授予時(shí)間

2012

關(guān)鍵詞

館藏號(hào)

唯一標(biāo)識(shí)符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.006370214

館藏目錄

\ \

2100433B

《軟巖隧道變形特性和施工對(duì)策》以我國(guó)重大工程——錦屏二級(jí)水電站引水隧洞C2標(biāo)隧道施工中的軟巖大變形為背景，結(jié)合科研和工程實(shí)踐，對(duì)軟巖大變形的發(fā)生、發(fā)展和控制進(jìn)行了系統(tǒng)論述。全書(shū)共分7章，內(nèi)容包括：緒論、軟巖特性、隧道開(kāi)挖應(yīng)力重分布規(guī)律、軟巖隧道施工力學(xué)模擬分析、軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)技術(shù)、軟巖隧道施工對(duì)策和軟巖隧道工程實(shí)例。

《軟巖隧道變形特性和施工對(duì)策》可供從事隧道工程研究設(shè)計(jì)與施工的人員以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生參考使用。

在回風(fēng)上山區(qū)域范圍內(nèi)存在著應(yīng)力場(chǎng)，其最大水平主應(yīng)力為22MPa，方向N75°E，和巷道軸向夾角60°。造成回風(fēng)上山大部分巷道中心線向東西方向偏移，右?guī)烷_(kāi)裂，收幫、尖頂、倒塌。其巨大水平應(yīng)力場(chǎng)在巷道掘進(jìn)前以彈性能儲(chǔ)存，掘進(jìn)后支護(hù)體強(qiáng)度遠(yuǎn)小于水平應(yīng)力，造成巷道失穩(wěn)破壞，產(chǎn)生頂板下沉、冒落，底鼓；另一方面，巖層在巷道成型時(shí)，應(yīng)力狀態(tài)從三維向二維轉(zhuǎn)變，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，又極易發(fā)生破壞而產(chǎn)生非線性彈塑性變形，導(dǎo)致軟巖支護(hù)體破壞。

總之，回風(fēng)上山變形破壞是由復(fù)合型軟巖和構(gòu)造高應(yīng)力多種機(jī)制共同作用形成的，在一些地方表現(xiàn)為單一機(jī)制%在許多地方表現(xiàn)為復(fù)合機(jī)制 。