洞松水电站引水隧洞软岩大变形机理的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要软岩大变形是长期困扰软岩隧洞施工的一个难题，高地应力条件下的软岩大变形危害尤其突出。由于软岩变形机理复杂多变，施工中缺乏有效的预防和控制措施，掌握软岩大变形的机理，并有效的预防软岩大变形很具现实意义。本论文以洞松水电站引水隧洞软岩段施工为工程依托，研究软岩大变形机理，并提出应对的预防措施。研究路线是：首先，通过对隧洞软岩大变形段围岩进行试验研究和理论分析，掌握了洞松水电站软岩的岩石力学特性，并结合理论分析计算出毛洞在不同条件下的变形状况；然后，运用数值分析的手段模拟了在不同地质条件下实际隧洞开挖支护后围岩塑性区的范围和围岩位移的规律，并模

2、拟隧洞在开挖过程中围岩变形的时空效，以优化出合理的支护和开挖方案：在第四章提出了将超前地质预报运用于软岩隧洞施工过程之中，建立了一套应对软岩施工常见地质灾害的预测体系。第五章进行现场测试分析，监控围岩和各种支护结构的变形和受力大小；最后综合理论分析、数值模拟和现场监测提出一种确定软岩隧洞在不同地质件下变形富余量的方法。研究发现洞松水电站引水隧洞软岩在力学特征上具有较高的崩解性和显著的流变性，高地应力和软弱围岩的低强度是影响围岩塑性区域与周边位移的主要因素；模拟计算得出对底板进行钢支撑封闭措施和采用约1．5～2D台阶长度的短台阶开挖法能有效的减小围岩塑性区并改善支护结构的受力；综

3、合分析确定出洞松水电站不同地质件下大变形段隧洞变形富余量为10～35cm范围：通过理论和实践证明了地质雷达法超前地质预报能较准确的预测软岩隧洞中可能存在的各种不良地质体，并且有效的预防软岩大变形和塌方事故的发生。关键词：软岩；变形机理：数值模拟；地质预报；现场测试西南交通大学硕士研究生学位论文第Ⅱ页AbstractAsatoughproblem，softrockbigdeformationisalong·termpuzzleintunneling．Especiallyinthearea谢thhi曲stress，theharmofsoftrockbigdeformationisp

4、rominent．BecausethebigdeformationmechanismofSOftrockiScomplexandlackofeffectivemeasures，itisveryimportanttofullyunderstandthemechanismofsoftrockbigdeformationtopreventthebigdeformationeffectively．BasedontheconstructionofdiversiontunnelsinDongSongHydropowerStation．thisthesisiStoinvestigatethe

5、softrockbigdeformationmechanisminordertopreventbigdeformation．Firstly,therockmechanicalcharacteristiesiSobtainedfromexperimentalandtheoreticalanalysis．thedeformationoftunnelswithnosupportatdifferentconditionsiScalculatedbytheoreticalanalysis．Secondly,throughnumericalanalysis．actualexcavation

6、oftunnelindifferentgeologicalconditionsiSsimulatedtostudyplasticzoneandlawofsurroundingrock’displacement．Tooptimizethereasonablemethodofsupportingandexcavation，thisthesissimulatesthetimeandspaceeffectofsurroundingrockintheactualprocessofexcavation．Inthefourthchapter,theuseofadvancedgeologica

7、lforecastintunnelingisproposedtoestablishasetofforecastsystemtodeal、拥t11geologicaldisasterintheareaofsoftrock．Inthefi觚chapter,thedeformationandforceofsurroundingrockandsupportingstructureismonitoredthroughOn-sitetest．Finally,thetheoreticalanalysis，