淺埋松散圍巖隧道破壞模式研究及其工程應(yīng)用.pdf

1、隨著公路隧道工程的增多，淺埋松散圍巖隧道的坍塌事故越來越多，而常規(guī)有限元方法（未考慮松散巖體結(jié)構(gòu)面及塌落體的作用）和結(jié)構(gòu)荷載法在計(jì)算圍巖壓力和支護(hù)設(shè)計(jì)中均存在一定的弊端。本文基于Peck公式理論和有限元方法提出了淺埋松散圍巖破裂面特征的計(jì)算模型，對比驗(yàn)證了本文方法的合理性，并對其影響因素進(jìn)行了敏感性數(shù)值分析，提出了一種考慮支護(hù)時(shí)機(jī)的圍巖壓力計(jì)算方法。最后基于本文提出的隧道圍巖破裂面模型，建議了一種改進(jìn)型擬塌落拱離散化有限元方法，并對其適

2、用性進(jìn)行了數(shù)值分析和工程實(shí)際驗(yàn)證。
　　通過本文研究，得到的主要結(jié)論如下：
　　1.經(jīng)過隧道塌方案例調(diào)研分析，大多數(shù)圍巖破壞的破壞模式與規(guī)范方法和傳統(tǒng)的破壞模式中假定的破壞位置及破裂角存在較大差異。鑒于此，本文提出了基于peck曲線確定滑裂面的計(jì)算模型和方法，并與文獻(xiàn)中的模型實(shí)驗(yàn)、數(shù)值實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)例進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了本方法的合理性。
　　2.基于本文提出的破裂面計(jì)算模型，研究了破裂角β及地表破裂點(diǎn)i0與隧道的覆跨比w

3、，彈性模量E，泊松比μ，內(nèi)摩擦角ψ，粘聚力c及圍巖類別（Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)的關(guān)系，并對其進(jìn)行了敏感性分析。
　　3.本文根據(jù)隧道的破壞模式提出了可以考慮支護(hù)時(shí)機(jī)的圍巖壓力計(jì)算方法，分析了支護(hù)時(shí)機(jī)對圍巖壓力的影響，并與經(jīng)典圍巖壓力計(jì)算方法對比，揭示了規(guī)范方法在圍巖壓力計(jì)算和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題。
　　4.基于本文的破裂面模型，提出了改進(jìn)的擬塌落拱離散化有限元方法，分析了支護(hù)時(shí)機(jī)，滑裂面位置、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面夾角、巖