花崗巖蝕變帶隧道大變形機理研究.pdf

1、花崗巖蝕變帶巖體是指原巖在晚期侵入的花崗巖熱液作用下經(jīng)蝕變后形成的巖體?；◢弾r蝕變帶巖體強度低,其中蒙脫石化蝕變巖中的蒙脫石具有吸水膨脹特點,可使結(jié)構(gòu)緊密的蝕變巖松裂崩解。加之后期花崗巖侵入蝕變帶內(nèi),受多次構(gòu)造作用及巖漿侵入影響,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、多呈松散碎石角礫、粉砂土狀,穩(wěn)定性極差。這種地質(zhì)現(xiàn)象在國內(nèi)外工程建設(shè)中較為罕見,目前較少類似工程的建設(shè)經(jīng)驗,對花崗巖蝕變帶分布規(guī)律和工程特性的研究尚無相關(guān)資料,對蝕變巖地區(qū)的工程設(shè)計目前也無規(guī)

2、律可循。本文的研究對象為洛湛線梧州-岑溪間的北崗隧道,該隧道洞身位于花崗巖蝕變帶內(nèi),圍巖呈土夾石狀且具有弱～中等膨脹性,地下水發(fā)育。隧道施工中出現(xiàn)隧道邊墻收斂變形、涌水涌砂、局部塌方形成空腔、地表形成塌陷坑等問題,導(dǎo)致整個隧道施工被迫全面停止,進行變更設(shè)計。
　　 本文通過收集蝕變巖相關(guān)資料,了解北崗隧道地質(zhì)條件和施工變形情況,并現(xiàn)場取樣進行礦物成分鑒定、常規(guī)試驗、靜態(tài)三軸試驗、小直剪試驗、大直剪試驗和膨脹性試驗來確定蝕變巖物理

3、力學(xué)特性。分別采用Mohr-coulomb理想彈塑性模型和strain-softening應(yīng)變軟化模型對北崗隧道圍巖宏觀巖體力學(xué)參數(shù)進行反演分析,反演結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比分析。得出以下結(jié)論和計算成果:1.北崗隧道蝕變巖成因類型為巖漿期后熱液蝕變,蝕變作用生成的大量親水性強的蒙脫石、綠泥石等粘土礦物致使蝕變巖含水量高、強度低、具有遇水膨脹特性,開挖形成臨空面后容易松裂崩解；2.Mohr-coulomb理想彈塑性模型反演的圍巖參數(shù)不符合實

4、際情況,strain-softening軟化模型的反演計算結(jié)果比較符合現(xiàn)場的實際情況,即北崗隧道蝕變巖巖體具有明顯的損傷特性；3.以北崗隧道DK462+545斷面為計算模型,運用FLAC3D計算討論了砂頁巖和蝕變巖的接觸面傾角a與接觸面到隧道中心的距離d對隧道施工變形特性的影響規(guī)律,探討了發(fā)生隧道大變形的巖體結(jié)構(gòu)類型,可以指導(dǎo)類似工程的設(shè)計、施工；4.在三種典型力學(xué)特性圍巖下,計算出不同支護條件下花崗巖蝕變帶隧道開挖圍巖收斂曲線,根據(jù)圍