淺埋松散圍巖隧道破壞模式研究及其工程應用.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（未考慮松散巖體結構面及塌落體的作用）和結構荷載法在計算圍巖壓力和支護設計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算模型，對比驗證了本文方法的合理性，并對其影響因素進行了敏感性數(shù)值分析，提出了一種考慮支護時機的圍巖壓力計算方法。最后基于本文提出的隧道圍巖破裂面模型，建議了一種改進型擬塌落拱離散化有限元方法，并對其適

2、用性進行了數(shù)值分析和工程實際驗證。
　　通過本文研究，得到的主要結論如下：
　　1.經(jīng)過隧道塌方案例調研分析，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算模型和方法，并與文獻中的模型實驗、數(shù)值實驗和工程實例進行對比分析，驗證了本方法的合理性。
　　2.基于本文提出的破裂面計算模型，研究了破裂角β及地表破裂點i0與隧道的覆跨比w

3、，彈性模量E，泊松比μ，內摩擦角ψ，粘聚力c及圍巖類別（Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)的關系，并對其進行了敏感性分析。
　　3.本文根據(jù)隧道的破壞模式提出了可以考慮支護時機的圍巖壓力計算方法，分析了支護時機對圍巖壓力的影響，并與經(jīng)典圍巖壓力計算方法對比，揭示了規(guī)范方法在圍巖壓力計算和支護結構設計中存在的問題。
　　4.基于本文的破裂面模型，提出了改進的擬塌落拱離散化有限元方法，分析了支護時機，滑裂面位置、結構面間距、結構面強度、結構面夾角、巖