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精伊霍北天山深埋隧道围岩稳定性分析

苏伟业  
【摘要】: 深埋特长隧道围岩稳定性分析方法在隧道工程分析中广泛应用,已有较多的研究成果。进一步探索地质特征复杂的高烈度区特长深埋隧道稳定性研究的理论与方法,深化其应用范围,逐步完善隧道设计理论和方法,丰富其研究内容,并为隧道支护设计提供必要的参考。本文在结合前人研究的基础上,以北天山越岭特长深埋隧道为实例,在分析该隧道复杂的工程地质特征的基础上,进行了如下工作: (1)对进出口段落围岩稳定性采用普氏理论、应力传递理论和太沙基理论对比分析。通过计算北天山隧道进出口,可知各段洞顶及洞壁均无法通过自身物理力学性质达到稳定,需要必要的支护。 (2)对洞身段典型断面围岩进行有限元计算,建立模型,提取适当的边界条件,计算初始地应力的分布,通过模拟开挖过程,然后施加力的作用,求解并分析其应力、应变的重新分布情况和隧道围岩的变形、破坏情况,并从力学、岩体破坏判据以及围岩变形大小的角度分析其围岩稳定性,对比不同岩性条件下围岩的最不利面及应力集中区域并提出必要的支护建议。加荷载开挖后,最大主应力σ1为竖向应力,出现于拱顶或者仰拱部位,该部位应该重点加强支护。最小主应力σ1为接近水平方向应力,其开挖后最小主应力在边墙附近应力集中现象明显,最小主应力出现于边墙墙角处,该部位应该加强支护。 (3)本文通过隧道围岩稳定性计算及模拟分析的结论,结合地应力的测量数据和岩石单轴实验资料,对隧道全断面的围岩岩爆进行了分析和预报,这为隧道后期的施工与安全提供了较有意义的参考。


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