隧道軟弱圍巖強(qiáng)度特性及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究.pdf

1、軟弱巖體的存在給大斷面隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及圍巖穩(wěn)定性計(jì)算等帶來(lái)一系列棘手的問(wèn)題。由于軟弱巖體中節(jié)理、裂隙的存在，其力學(xué)行為受巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面狀況及應(yīng)力狀態(tài)等多方面影響，存在節(jié)理的硬巖在高應(yīng)力作用下仍會(huì)表現(xiàn)出明顯的大變形特性及應(yīng)變軟化特性，巖體的擴(kuò)容現(xiàn)象突出，巖體變形具有不連續(xù)性。所以，對(duì)于軟弱巖體強(qiáng)度特性及峰后力學(xué)行為等問(wèn)題值得深入研究與討論。
　　論文針對(duì)以上問(wèn)題，從隧道軟弱圍巖的變形破壞機(jī)制出發(fā)，通過(guò)室內(nèi)巖石三軸試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)超前地

2、質(zhì)探測(cè)技術(shù)相結(jié)合的方法，探討軟弱圍巖的強(qiáng)度特征，確定圍巖結(jié)構(gòu)特性，分析深埋隧道軟弱圍巖在卸載過(guò)程中的應(yīng)變軟化行為及強(qiáng)度損傷演化規(guī)律，研究圍巖在二次應(yīng)力作用下的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)分布規(guī)律;采用收斂-約束法確定圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)及隧道開挖方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。論文得出具體結(jié)論如下:
　　(1)基于量化GSI圍巖評(píng)級(jí)系統(tǒng)，確定隧道軟弱圍巖在峰值及峰后殘余狀態(tài)的強(qiáng)度參數(shù)，結(jié)合Hoe

3、k-Brown準(zhǔn)則及巖體連續(xù)介質(zhì)應(yīng)變軟化理論，構(gòu)建深埋軟弱圍巖峰值及峰后殘余強(qiáng)度參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式。
　　(2)通過(guò)巖石室內(nèi)三軸試驗(yàn)，確定峰后軟化模量與圍壓關(guān)系，構(gòu)建完整巖石峰后應(yīng)變軟化模型，結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，確定深埋隧道軟弱圍巖力學(xué)參數(shù)，指導(dǎo)隧道開挖方案優(yōu)化及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　(3)通過(guò)數(shù)值計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，收斂-約束法適用于大斷面軟弱隧道圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)FLAC3D有限差分軟件構(gòu)建隧道三維數(shù)值模型，得出不