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1、Ｉ密级公开分类号Ｕ４５壽方多京＇ＸＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＩ硕士学位论文题目：水平层状围岩隧道顶板力学模型与稳定性研宄作者：卢泽霖指导教师：邓祥辉副教授申请学位学科：桥梁与隧道工程２０１８年５月１１日密级公开分类号U45XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY硕士学位论文题目:水平层状围岩隧道顶板力学模型与稳定性研究作者：黑体4号卢泽霖指导教师：邓祥辉副教授申请学位学科：桥梁与隧道工程2018年5月11日水平层状围岩隧道顶板力学模型与稳定性研究学科:桥梁与隧道工程研究生签字
2、:卢彡蟓辶指导教师签字:昨砀彳摘要水平层状岩体是一种典型的具有层状构造的沉积岩,广泛分布于我国西南、华中以及陕北地区。当隧道穿过水平层状岩体时,极易出现隧道拱部离层、顶板弯折、严重超挖,甚至坍塌等工程事故。本文通过对水平层状岩体破坏机理的研究,建立了不同层间粘结强度隧道顶板的力学模型,并采用离散单元法数值模拟研究了水平层状围岩隧道的稳定性,大致定量地给出了层间粘结强度的判定标准,最后依托某高速公路隧道工程,验证了隧道顶板力学模型和层间粘结强度判定方法的正确性。具体结论如下:(l)按照水平层状岩体层间介质粘结强度的不同,将水平层状围岩隧道顶板力学模型分为弱粘结强度顶板力学模型、
3、中粘结强度顶板力学模型、强粘结强度顶板力学模型三种。并采用岩梁模型计算得到三种不同顶板力学模型关键节点的应力和挠度的计算公式。(2)采用UDEC数值模拟软件进行水平层岩隧道拱顶竖向位移正交试验,得到层间介质力学参数中的六个因素对水平层状围岩隧道竖向位移影响的主次关系为:法向刚度>内摩擦角)切向刚度)粘聚力=抗拉强度)剪胀角。并根据数值模拟的结果,得到随着层间法向刚度和内摩擦角的增大,水平层状围岩隧道拱顶竖向位移逐渐减小。(3)根据层间介质的法向刚度和内摩擦角对水平层状围岩隧道拱顶竖向位移的影响,(30MPa/om且大致定量判断层间介质的粘结强度。即当水平层状岩体层间的法向刚度
4、″″内摩擦角田(12°;或耆虍″<20MPa/cm且田《20°;或者虍刀<10MPa/cm时,水平层状岩体的层间介质粘结强度较弱。当水平层状岩体层间的法向刚度七″》40MPa/cm具内摩擦角Q时￠丬6°;或者庀″)50MPa/cm且田)28°;或者虍″>⒛MP〃cm且甲》⒛,水平层状岩体的层间介质粘结强度较强。法向刚度和内摩擦角介于以上两者之间时，其水平层状岩体层间的粘结强度较为适中。（4）依托某高速公路隧道工程项目，采用理论计算、数值模拟和现场实测相结合的方法验证了隧道顶板力学模型计算公式和层间粘结强度的定量判定标准的正确性。关键词：水平层状围岩；隧道；顶板力学模型；数值模
5、拟；稳定性分析studyon】RoofMechanicsMOdeIandstabⅡityofHorizonta11ystratifIedRockTunnelsDiscipⅡne:BridgeandTunnelEngineeringstudentsigⅡature:hΙˇ扁supervisorsignature:切%搿'绊AbstractHorizontauystratifledrOckmassisatypicalscd虹nentaryr0ck、vithlayeredstmcturc,、vhichismainlydistributedinthe(3hinesesouthwest
6、andoentralregionsandnorthofShaanxiprovincc.ThetunnclvaultcaneasⅡyfallof∴bend,cxcessivclyoxcavate,andcvcnpartiallycollapscduringtunneloonstmction,、vhenatunnelpassesthroughhorizontallystratifIcdrOckrnass.Inthispaper,base-onthefaⅡurernechanisrnofhorizontallystratiflcdsurroundingrocktunnel,ther
7、nechanicsmodclsoftunnclroof、vithdi∏℃rontinterlaycrbondingstrcngtharcestabhshed,Thcn,thcstabⅡ⒒yofhorizontal1ystratinedsuⅡ。undingrOcktunnelsisrcscarohcdusingdiscrctcclcmcntnLlmericalsirnulation,andtheroughlyquantitativecriteria士orthebondstrcngthbet、veenlay
