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断层区域构造应力场特征及其对隧道围岩稳定性影响分析

谢启东  
【摘要】: 韶关市曲江至南雄高速公路上的回龙山隧道和白山隧道地质构造复杂,大断层F1,F2,F13, F3,F4,F5,F6相互交结,横切隧道洞身,岩体破碎,围岩级别低。由于地质构造作用,岩体裂隙发育,溶蚀强烈,F1,F2断层导水且与地下溶洞相连通,使得雨季对施工影响较大;断层破碎带的存在,致使隧道开挖后极易造成冒顶、塌方及“通天”等地质灾害;隧道褶皱反复陡转且破碎,与断层及落水洞、串通性网状岩溶相接,极易形成地下水体的集中部位,造成突水、突泥;同时隧道在软硬交互地层穿插,极易造成隧道塌方,对隧道施工和今后的运营都会造成较大影响。本文主要以韶赣高速公路回龙山和白山隧道为依托展开了以下研究工作: (1)根据隧址区的地质构造特征,分析了隧址区断层结构面形成的力学机制,利用赤平极射投影的方法图解出了回龙山和白山隧址区断层的主应力场方向,并确定了其与回龙山隧道走向的具体位置关系; (2)为方便断层构造应力场在数值模拟模型上的施加,推导了三维几何变换和三维坐标变换的矩阵表达式,确定了断层主应力场和隧道开挖断面在同一空间直角坐标系下的关系式; (3)以回龙山隧道现场监控量测的数据为基础,对断层构造应力场进行位移反分析,并将反演的结果进行正算,以验证其准确性和可靠性; (4)根据反演出的断层构造应力场特征,借助FLAC3D对回龙山隧道开挖和支护动态施工进行数值模拟,并分析其对隧道围岩稳定性的影响。


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