基于块体理论的隧道围岩稳定性分析及支护方案优化

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1、万方数据学校代号：10536学号：11102050281密级：公开长沙理工大学硕士学位论文基于块体理论的隧道围岩稳定性分析及支护方案优化学位申请人姓名商壶指导教师凌回生所在学院±盔皇建箕堂瞳专业名称楹粱生隧道工程论文提交日期2垒l垒生垒县论文答辩日期2Q!垒生量且丝旦答辩委员会主席田至生万方数据BasedonBlockTheorytoAnalyzetheStabilityofTunnelSurroundingRockandOptimizetheSupportingSchemeByGAOLiangB．E．(HunanUniversityo

2、fTechnology)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorLingTonghuaApril，2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文

3、中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：<乌／乞>日期：沙，髟年乡月乡日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技

4、术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于l、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：磊刍J日期：切睁舌月乡日导师签名：>￡『司彳日期：少肜年钐月岁日万方数据摘要隧道围岩稳定性分析是隧道施工中的关键技术问题之一。块体理论在分析围岩稳定性方面较其他分析方法有其独特的优势，因而在岩体工程中得到广泛应用。然而，块体理论存在自身的缺陷，如何更好地将块体理论与数值分析方法结合对隧道围岩进行稳定性分析和支护设计，已成为地下工程中的热点研究问

5、题之一。针对上述问题，本文作者依托深圳市葵坝路2号隧道工程，提出了基于块体理论的隧道围岩稳定性分析及支护方案优化这一课题，在己有研究工作的基础上，进行了系统的研究。fl、详细总结了隧道围岩稳定性分析的研究方法以及块体理论的研究现状，介绍了块体理论的基本原理。(2)根据隧道工程地质勘察资料结合隧道掌子面描述，选取三组具有代表性的结构面。利用块体理论结合结构面产状对深圳市葵坝路工程2号隧道左洞某区间段围岩进行分析，找出该区间段存在的块体，并对这些块体进行分析，从而找出其最大区域内的关键块体，计算其滑动面、滑动力以及安全系数。其中，对曲面块体

6、的体积以及滑动面的面积采用分割法求解，力求其体积和面积与实际情况相符。(3)利用Unwedge程序计算得出该区间段块体的位置、体积以及安全系数，并与块体理论计算得出的解析解进行对比，证明Unwedge程序能很好的运用块体理论原理对隧道围岩稳定性进行分析；同时利用Unwedge程序对块体进行了不同情况下的支护，得到了该程序下最优的支护方案，并验证了设计支护方案的可行性。(4)利用块体理论计算得出的块体，采用FLAC3D数值分析方法对隧道开挖及支护优化进行了模拟。(5)通过数值分析方法模拟了隧道在有无块体情况的开挖过程，得到隧道拱顶及拱底在

7、有无块体时的竖向位移。模拟了块体在二十四种支护方案下的竖向位移，并与设计支护方案进行了对比分析。本文采用先进的理论计算方法和手段，对隧道围岩稳定性分析及支护参数的优化进行了研究，具有较高的工程实用价值，为系统地分析隧道围岩稳定性及最优支护方案的选择提供了一种有效的分析手段。关键词：块体理论；隧道围岩；Unwedge程序；FLAC3D；稳定性分析；支护方案万方数据ABSTRACTToanalyzethestabilityofsun'oundingrockisoneofkeytechnicalproblemsoftunnelconstruc

8、tion．Theblocktheoryhasitsuniqueadvantagesintheanalysisofstabilityofsurroundingrockthanotheranalysismeth