節(jié)理巖體中大跨度隧道的離散元法分析.pdf

1、離散單元法是20世紀70年代開始出現的一種巖土工程數值模擬方法,其目的是為了更好的模擬分析節(jié)理巖體或離散塊體巖石中巖土工程的施工過程,研究探索巖土工程施工對周圍巖體的力學響應和穩(wěn)定性的影響。該方法最早是用以模擬巖石斜坡的逐步破壞過程,后來經過研究探索不斷擴展應用到邊坡工程、采礦工程以及地下結構等方面。
　　隨著國內城鎮(zhèn)化建設的不斷推進,城市地鐵等地下工程有了很大的發(fā)展,大跨度隧道開挖的圍巖穩(wěn)定逐漸成為一個重要的研究課題。天然的巖體

2、中,由于復雜的地質作用,都不同程度的存在著節(jié)理面。通過大量研究和試驗表明,節(jié)理面的力學強度遠小于完整巖石,它的存在削弱了巖體的完整性和穩(wěn)定性,對節(jié)理巖體的力學性質和穩(wěn)定性起控制作用。所以,節(jié)理面的分布和力學性質對節(jié)理巖體中大跨度隧道開挖影響的分析是必不可少的。本文結合重慶市北碚區(qū)五路口地鐵站工程地質和施工的實際情況,應用離散元分析軟件UDEC對存在節(jié)理的巖體中大跨度隧道的開挖進行模擬分析。依據該工程地質資料,利用UDEC軟件建立分析模型

3、,主要的研究工作有:1.模擬節(jié)理巖體中不同節(jié)理間距、不同節(jié)理傾角情況下大跨度隧道開挖過程中圍巖的變形情況和破壞機制,結果表明隧道圍巖的變形量受節(jié)理面間距的影響,且和節(jié)理面與隧道斷面的組合有很大關系,當節(jié)理面間距減小時,變形量增大;節(jié)理面的傾角主要影響圍巖的變形范圍和方式,豎向節(jié)理面對隧道圍巖的穩(wěn)定更不利;2.分析節(jié)理面的粘聚力、內摩擦角的變化對隧道支護位移和圍巖穩(wěn)定性的影響,表明隨著節(jié)理面粘聚力和內摩擦角的增加,隧道斷面上部巖體承載拱作

4、用減弱,圍巖頂部沉降和兩側支護軸力增大;3.在節(jié)理巖體中進行隨機錨桿支護后隧道圍巖的穩(wěn)定性和變形分析,驗證大跨度隧道采用隨機錨桿支護的可行性和優(yōu)點;4.五路口地鐵站隧道上半斷面型鋼混凝土柱支撐加固方案對隧道開挖的影響,并給出后續(xù)施工過程的指導建議。
　　通過本論文研究表明,離散單元法軟件UDEC可以有效的模擬分析節(jié)理巖體中大跨度隧道開挖過程圍巖的穩(wěn)定性和破壞機理;在節(jié)理巖體中進行隨機錨桿支護可以有效的增強大跨度隧道圍巖的穩(wěn)定性,確