高地应力条件下软岩隧道初期支护力学效应研究

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1、高地应力条件下软岩隧道初期支护力学效应研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：王银指导教师：刘新荣教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一三年五月StudyontheInitialSupport’sMechanicalEffectsofSoftRockTunnelunderHighGeo-stressAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWangYinSupervisedb

2、yProf.LiuXinrongSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2013中文摘要摘要随着基础设施建设的深入，我国公路隧道建设中将有更多的隧道穿越高地应力软岩地区。由于高地应力软岩的复杂性以及各种地质条件的影响，且不同地区的高地应力软岩隧道力学效应存在明显差异，使得针对高地应力软岩隧道工程大变形问题和支护结构的受力特征的研究变得十分突出。本文以国家重点公路杭州至兰州线巫（山）奉（节）高速某隧道为依托工程，进行理论研究、现场试

3、验以及数值模拟，研究西部地区高地应力软岩隧道初期支护的力学效应，并对高地应力软岩隧道施工过程进行了风险评估，提出风险控制措施，为类似工程的设计和施工参数确定提供参考。论文主要开展的工作以及取得的成果如下：①系统地论述了高地应力区特征，高地应力软岩的形成条件、力学特性以及变形机理，在此基础上研究了高地应力软岩隧道变形破坏的机理；②根据依托工程实际情况制定相应的现场试验方案，对钢支撑应力、围岩接触压力以及喷射混凝土应变进行了测试，整理分析试验成果，得出高地应力软岩隧道初期支护的受力特征；3D③利用FLAC软件建立三维数值模型，对依托工程开挖过程进行数值模拟，得出高地应力软岩隧

4、道在施工过程中围岩、初期支护的受力以及变形特征，并与现场测试结果相对比，为合理的初期支护设计和施工参数确定提供参考；④通过数值模拟，探讨了不同侧压系数、不同围岩级别以及不同埋深对高地应力软岩隧道初期支护力学效应的影响，得出不同影响因素下初期支护受力及变形规律；⑤利用《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》对高地应力软岩隧道施工过程进行风险评估，并提出安全控制措施。关键词：高地应力，软岩隧道，初期支护，力学效应，现场试验I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTWiththedeepeningofinfrastructure,therewillbemoretunn

5、elsthroughhighgeo-stresssoftrockareainhighwaytunnelconstructioninChina.Duetothecomplexityofthehighgeo-stresssoftrockaswellasavarietyofgeologicalconditions,andthesoftrocktunnelmechanicaleffectsaresignificantdifferencesindifferenthighgeo-stresszones,sostudyonthelargedeformationproblemsandth

6、eforcecharacteristicsofsupportingstructurebecomeveryprominentinhighgeo-stresssoftrocktunnel.Thepaperisbasedontheprojectofahigh-speedtunnelinChongqing.Studythemechanicaleffectsoftheinitialsupportinwesternhighgeo-stresssoftsurroundingrocktunnelthroughtheoreticalstudies,fieldtestsandnumerica

7、lsimulation,riskassessmentforhighgeo-stresssoftrocktunnelduringtheconstructionprocess,andputforwardsafetycontrolmeasuresandprovidingareferenceforthedesignandconstructionofsimilarprojects.Thethesisworkcarriedoutandtheresultsachievedareasfollows:①Thethesisexpoundssyst