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《西南交通大学》 2008年
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砂质土隧道围岩力学参数及分级方法研究

王玉锁  
【摘要】: 目前我国正处于基础设施建设的大发展时期,各种交通土建工程如高速公路、高速铁路、城市地铁等的建设已全面展开。在隧道及地下工程中所面临的安全、环境、经济和人文等各种技术问题也越来越多,对能保证以上问题解决的各种规范和标准的要求也越来越高,许多目前应用的技术规范都面临着技术更新和完善的问题。由于我国目前所使用的有关隧道及地下工程围岩分级标准中,对土质隧道围岩分级所使用的指标大多是定性的,在使用上具有主观性,分级的准确性较差。提出明确的、能较全面反映围岩稳定性的、易于操作的土质隧道围岩分级指标,是迫切需要解决的问题。因此,本文针对土质隧道围岩分级中亟待解决的几个重点问题,对砂质土围岩分级体系进行了系统的研究,其工作具体体现在以下几个方面: 1.通过国内外大量砂质土围岩分级指标资料的调研和统计分析,建立了比较符合工程实际的砂质土围岩分级指标体系,并给出了各指标的获取方法。 2.以砂质土围岩自稳性为研究基础,通过室内土工试验,利用数理统计和数据曲线图的方法,研究了砂质土围岩分级指标的各种组合情况对力学指标的影响规律,得出了利用围岩分级指标值来评定力学指标值的方法。在此基础上,将分级指标值进行分段组合。 3.提出了能综合反映砂质土围岩力学性能的砂质土围岩基本质量指标SBQ的定义。根据土工实验结果,利用数据曲线图、回归分析及聚类分析等数理统计方法,研究了SBQ值与砂质土围岩基本分级指标以及砂质土围岩力学参数之间的关系,得到了利用基本分级指标组合预测SBQ值,以及利用SBQ值来预测砂质土围岩物理力学指标值的定量表达式。 4.提出利用砂质土围岩基本质量指标SBQ值作为评定基准,将分级指标值分段组合进行自稳性分组。以弹性力学中洞室开挖跨度与洞室周边位移的基尔西公式为理论依据,通过有限差分法数值模拟、相似模型试验等方法,获得了砂质土围岩自稳性。 5.将所得的各组围岩自稳跨度数值与现行规范所提供的围岩分级标准对应,得到了砂质土围岩分级理论标准。将指标组合分组与理论标准对应,得到了砂质土围岩组合定性分级实用标准;根据土工试验结果,提出利用SBQ值作为稳定性分级的判别基准,得到了砂质土围岩综合定量分级实用标准。 6.通过大量资料调研及室内土工试验,得到了砂质土各级围岩物理力学指标值。 7.基于双车道公路隧道围岩自稳性研究成果,通过国内相关资料的调研分析及数值模拟分析,经过计算调整,确定了一套砂质土双车道公路隧道的设计参数。 8.根据调研资料,对砂质土围岩分级方法的正确性进行了验证。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U452.12

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