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隧道通过断层区围岩稳定性数值模拟

江厚祥  
【摘要】: 在地下工程中,断层引起的工程地质力学问题众多,断层的不同种类与变化导致工程岩体失稳,同时地质灾害时有发生。然而,断层,特别是破碎带对隧道围岩变形与破坏的影响,还没有从力学角度得到很好的研究与解决。隧道通过断层区围岩稳定性问题,具有一系列特殊的变形破坏形式、机理等,但在这些方面均未进行过系统性专门研究。 本文以重庆市绕城高速公路环山坪隧道为例,就断层对隧道围岩稳定性的影响做了以下研究与探讨,具体内容包括如下几点: ①本文基于前人对围岩稳定性的研究,分析了隧道开挖及支护前后围岩的应力分布状态,围岩稳定的影响因素及其判据,以及自重应力场下的围岩稳定性,为隧道开挖与监测提供技术保障和前期准备。 ②采用三维快速拉格朗日法对隧道开挖与支护的力学行为进行研究,分析施工过程中围岩的位移、应力、应变变化规律,得到应力应变的响应特性,对隧道施工过程中的围岩稳定性和安全性评价具有工程指导意义。 ③利用三维快速拉格朗日模拟分析方法,分析了断层破碎带对围岩稳定性的影响距离,隧道开挖后围岩应力场特征和变形破坏状况和开挖阶段对围岩变形破坏的影响,最后得到在开挖与支护过程中,靠近断层处的围岩变形与破坏都受到一定程度影响。 ④同时与无断层情况进行了比较,得出断层在一定程度上影响了应力分布的连续性,拱顶位移及水平收敛显得偏大,对隧道施工和监测造成了一定的影响。 环山坪隧道断层对隧道围岩稳定性的研究,为优化设计参数,提高工程施工质量提供理论指导,对保证隧道施工安全以及优化实际具有重要工程实践意义。


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