破碎圍巖隧道的模擬試驗研究.pdf

1、在隧道開挖問題研究中,物理模擬能有效地模擬圍巖破壞過程中非線性特征.該文根據(jù)選擇模型材料的一般原則,通過10組不同配合比的合成材料力學性能試驗,得到了一組能可靠模擬Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ類圍巖的模型材料以建立破碎圍巖的物理模型.對于單拱破碎圍巖隧道的構(gòu)筑問題,作者設(shè)置了8個隧道模型,研究開挖對不同隧道圍巖壓力分布的影響,揭示了洞周徑向壓力的松弛范圍與洞徑、圍巖特性、裸露時間的關(guān)系,得到雙車道隧道壓力松弛半徑為1.2~2.0倍洞徑,強烈松弛區(qū)半徑為0

2、.5~1.0倍洞徑.并對支護時機與襯砌上壓力、彎矩的相互關(guān)系、不同巖體錨桿的加固效果進行了分析研究,提出了破碎圍巖的合理支護時機.得出破碎圍巖(彈模為3.35GPa)拱頂產(chǎn)生30mm左右位移時施作襯砌為佳,此時的襯砌壓力、彎矩均較小,受力分布也較均勻.進而對單拱模型進行了破壞試驗,探討了不同圍巖隧道的變形破壞特點.連拱隧道的構(gòu)筑與中隔墻的形式、隧道的斷面、開挖方式等均有密切的關(guān)系.通過4個連拱模型試驗,研究了連拱毛洞開挖引起的應(yīng)力場變化

3、規(guī)律,對不同的連拱斷面的襯砌受力差異進行了深入的分析,同時對中隔墻的受力特點也作了探討,提出了合理的連拱隧道構(gòu)筑方法及優(yōu)化斷面圖.揭示了連拱隧道拱頂與中隔墻頂之間壓力松弛最為強烈,松弛范圍可達2倍洞徑.通過連拱隧道的破壞試驗,揭示了連拱破碎圍巖隧道的破壞特征,得出破碎圍巖連拱隧道最薄弱的位置為拱頂和中隔墻的結(jié)論.采用特定的河砂作為模型材料成功地模擬了破碎圍巖隧道在遇水情況下襯砌的受力變化規(guī)律及巖體的破壞過程,為開展同類型研究奠定了基礎(chǔ)理