隧道掘進中圍巖巖爆及滲流研究.pdf

1、隨著隧道掘進掘進技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動了世界各國基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，但在隧道的施工過程中也遇到了一些技術(shù)難題，其中巖石隧道掘進中圍巖巖爆問題與土質(zhì)隧道掘進中掘進而的失穩(wěn)問題是比較突出的兩個問題。國內(nèi)外學(xué)者對巖爆的形成機理已進行了大量研究，但還沒有對巖爆形成機理形成共識，無法對巖爆現(xiàn)象做出準(zhǔn)確地預(yù)測；而對于復(fù)雜地質(zhì)隧道掘進面穩(wěn)定性的研究尚未成熟，尤其是關(guān)于地下水滲流對掘進面的影響分析較少。因此，本文針對巖爆形成機理與掘進面穩(wěn)定性進行研究，主

2、要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)隧道圍巖的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)為隧道圍巖穩(wěn)定性的分析提供了重要依據(jù)，采用非線性的Hoek-Brown屈服準(zhǔn)則與非關(guān)聯(lián)塑性流動法則，對深埋圓形隧道圍巖進行彈塑性解析分析，推導(dǎo)了圍巖彈塑性區(qū)應(yīng)力、位移的表達式，得出圍巖應(yīng)力的分布規(guī)律。
　　 (2)建立了雙軸壓縮載荷下隧道圍巖邊界附近的裂紋模型，基于斷裂韌性理論，運用對偶漸進法對圓形自由邊界附近裂紋的擴展進行分析，獲得了裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴展的臨界應(yīng)力，也就是

3、巖爆發(fā)生的臨界應(yīng)力條件。
　　 (3)采用FLAC3D對盾構(gòu)隧道進行三維數(shù)值模擬，通過分析滲流與土體應(yīng)變軟化對盾構(gòu)掘進面極限支護壓力、位移、塑性區(qū)范圍以及地表沉降的影響。研究發(fā)現(xiàn)，滲流更容易導(dǎo)致掘進面的失穩(wěn)，增大了極限支護壓力。
　　 (4)將復(fù)雜地質(zhì)掘進面穩(wěn)定性的研究成果應(yīng)用于天津地鐵九號線的實例分析中，研究考慮地下水滲流時不同支護壓力下開挖面前方土體變形的情況，根據(jù)地表的沉降情況預(yù)測出施工中的支護壓力范圍，將預(yù)測值與