《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
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2100433B
可參考巖溶或采空區(qū)頂板穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià),頂板巖層厚度只有2-4m,而跨度是7米,只要巖層有裂隙開(kāi)挖后就會(huì)不穩(wěn)定? 隧道圍巖分級(jí)中隱含了頂板穩(wěn)定性問(wèn)題,如:IV級(jí)圍巖拱部無(wú)支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生較大的坍塌;...
具體問(wèn)題具體分析。? 斷層的影響程度與斷層本身性質(zhì)有密切關(guān)系,一般斷層如果寬大,角度不理想,而且含水量大,可定位5級(jí);如果影響不是很大,甚至可以保留3級(jí)。3級(jí)與5級(jí)之間可過(guò)渡,也可不必過(guò)渡。
隧道圍巖等級(jí)與分類的關(guān)系。比如說(shuō) V級(jí)圍巖=V類圍巖 還是V級(jí)圍巖=二類圍巖
老規(guī)范將隧道圍巖分成六類,分別是Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ,數(shù)字越大的圍巖性質(zhì)越好。新規(guī)范將隧道圍巖分成六級(jí),分別是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ,數(shù)字越小的圍巖性質(zhì)越好。所以老規(guī)范中的海類圍巖就是新規(guī)范中的Ⅱ級(jí)...
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評(píng)分: 4.6
巖體開(kāi)挖后受擾動(dòng)而產(chǎn)生應(yīng)力重分布過(guò)程極其復(fù)雜,尤其是在不良地質(zhì)環(huán)境下更甚。對(duì)于地質(zhì)條件差、地應(yīng)力為高~極高的軟弱圍巖,其結(jié)構(gòu)受力大小與受力特征對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全尤為重要。針對(duì)目前研究中存在的問(wèn)題,結(jié)合工程中出現(xiàn)的問(wèn)題和實(shí)際需求,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,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)制進(jìn)行研究。主要進(jìn)行以下幾方面的研究工作:(1)在中國(guó)地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上,統(tǒng)計(jì)得到我國(guó)青藏地區(qū)平均水平地應(yīng)力與垂直地應(yīng)力的比值隨深度變化的分布曲線。(2)采用水壓致裂法進(jìn)行蘭渝線天池坪隧道和兩水隧道地應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。在此基礎(chǔ)上,分析隧道所處的原始高地應(yīng)力水平及隧道開(kāi)挖后的地應(yīng)力分布規(guī)律;采用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了木寨嶺、天池坪等隧道的宏觀地應(yīng)力場(chǎng)拓展分析,獲得地應(yīng)力的宏觀分布形態(tài)與特點(diǎn)。(3)針對(duì)現(xiàn)有本構(gòu)關(guān)系,對(duì)高地應(yīng)力軟巖尚不具有廣泛代表性和卡斯特耐爾公式無(wú)法直接計(jì)算出在塑性區(qū)范圍不同發(fā)展過(guò)程對(duì)應(yīng)的塑性形變壓力的問(wèn)題,以原巖應(yīng)力和隧道容許位移(或支護(hù)后實(shí)際量測(cè)位移)為出發(fā)點(diǎn),采用巖體軟化\"直–曲–直\"模型,推導(dǎo)了隧道形變壓力計(jì)算公式。(4)利用臺(tái)階法開(kāi)挖中存在的空間效應(yīng)和改進(jìn)的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)位移以及多項(xiàng)式擬合預(yù)測(cè)方法,提出兩類在高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下使用開(kāi)挖應(yīng)力釋放率模型的方法。通過(guò)在關(guān)角隧道和木寨嶺隧道大戰(zhàn)溝斜井高地應(yīng)力軟巖地段的應(yīng)用,探討其結(jié)構(gòu)荷載與應(yīng)力釋放規(guī)律,其結(jié)果得到三維數(shù)值分析的驗(yàn)證。(5)為驗(yàn)證卡斯特耐爾擴(kuò)展公式合理性,基于參數(shù)全過(guò)程變化的應(yīng)變軟化FLAC3D三維數(shù)值模型,模擬木寨嶺隧道正洞高地應(yīng)力軟巖地段隧道開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程。三維數(shù)值結(jié)果與卡斯特耐爾擴(kuò)展公式計(jì)算結(jié)果吻合,進(jìn)一步證明該公式在高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下應(yīng)用的可靠性、適用性。在統(tǒng)計(jì)青藏地區(qū)地應(yīng)力分布規(guī)律基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和拓展分析,準(zhǔn)確獲得高地應(yīng)力軟巖隧道位置原始地應(yīng)力,為研究圍巖壓力和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制提供依據(jù)。在原始地應(yīng)力基礎(chǔ)上,結(jié)合理論分析和數(shù)值仿真,獲得高地應(yīng)力軟巖隧道的圍巖壓力計(jì)算方法和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)制。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)以下4個(gè)方面:(1)統(tǒng)計(jì)分析得到我國(guó)青藏地區(qū)平均水平地應(yīng)力與垂直地應(yīng)力的比值隨深度變化的分布曲線。總結(jié)出青藏地區(qū)地應(yīng)力分布規(guī)律與特點(diǎn),為判別該區(qū)域地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果的合理性提供依據(jù)。(2)針對(duì)高地應(yīng)力條件下軟巖隧道大變形問(wèn)題,引入巖體軟化\"直–曲–直\"模型,推導(dǎo)出適用于高地應(yīng)力軟巖隧道基于原巖應(yīng)力和隧道位移的隧道形變壓力計(jì)算公式。(3)提出2種在高地應(yīng)力軟弱圍巖條件下使用開(kāi)挖應(yīng)力釋放率模型的方法。(4)為在三維數(shù)值分析中反映軟弱圍巖參數(shù)隨坑道變形而不斷變化的特性,引入?yún)?shù)全過(guò)程變化的應(yīng)變軟化模型,利用FLAC3D軟件驗(yàn)證卡斯特耐爾擴(kuò)展公式應(yīng)用于高地應(yīng)力軟巖隧道的可靠性和適用性。
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頁(yè)數(shù): 4頁(yè)
評(píng)分: 4.7
為了增強(qiáng)隧道工程支護(hù)效果、提高各支護(hù)構(gòu)件利用率、保證隧道的安全,需要尋找減小工程支護(hù)力的途徑,即最大限度地釋放圍巖形變勢(shì)能、充分利用圍巖自身承載能力,實(shí)現(xiàn)圍巖與襯砌間的支護(hù)耦合,建立了由隧道表征變形量、支護(hù)體系組合構(gòu)件的整體性能利用率、支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件耦合效率3個(gè)指標(biāo)組成的耦合評(píng)價(jià)體系,并用于西安嶺隧道施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行耦合分析.結(jié)果表明:該隧道最終耦合效率較高,設(shè)計(jì)方案合理.
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)工程等專業(yè)的高校師生參考。
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)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。