隱伏溶洞與山嶺隧道間安全厚度預(yù)測及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,在我國西南巖溶地區(qū)修建的長大山嶺隧道也相對多了起來,遇到的巖溶問題也必然增加,其中如何合理的確定隱伏溶洞與山嶺隧道間臨界安全厚度并分析隱伏溶洞對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響特征是關(guān)鍵。本論文以在建的重慶城口至四川萬源快速通道上的自芷山隧道為工程背景,針對以上兩個關(guān)鍵問題做了以下幾方面內(nèi)容的研究:
　　 ①通過總結(jié)隱伏溶洞與隧道間安全厚度的研究現(xiàn)狀,并結(jié)合巖體力學(xué)中圍巖應(yīng)力基本理論知識,挑選出了影響隱伏干溶洞

2、與隧道間安全厚度的主要因素如下:溶洞相對于開挖隧道的位置;溶洞的跨度(取靠近隧道一側(cè)的橢圓形溶洞的水平或者豎直跨度為研究變量);溶洞形狀的變化(通過改變橢圓形溶洞的高跨比來實(shí)現(xiàn));巖體的粘聚力、內(nèi)摩擦角、容重、泊松比、彈性模量以及隧道或溶洞的埋深。
　　 ②以有限元分析軟件Ansys11.0為數(shù)值模擬工具,將八個主要影響因素(溶洞跨度,溶洞高跨比,巖體的粘聚力、內(nèi)摩擦角、容重、泊松比、彈性模量和隧道埋深)分別設(shè)定成八個水平,均勻

3、的分配到L64(8°)正交表中分別針對隱伏溶洞處于隧道正上方、正右方和正下方三個位置時隱伏溶洞與隧道間的安全厚度進(jìn)行正交試驗(yàn)。并繪制了安全厚度分別隨八個影響因素的變化曲線,對不同的安全厚度—影響因素特征曲線進(jìn)行了分析和總結(jié),從特征曲線可以發(fā)現(xiàn),安全厚度與很多影響因素存在較好的線性關(guān)系,盡管在數(shù)值模擬計(jì)算過程中做了很多假設(shè)和簡化,但最終所得到的曲線整體上還是呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性,并且很多變化規(guī)律還是可以用力學(xué)知識進(jìn)行較好的解釋。最終采用多元