深埋隧（巷）道围岩变形破裂研究

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1、硕士学位论文深埋隧（巷）道围岩变形破裂研究StudyonDeformationandFractureofSurroundingRocksinDeepTunnel作者：胡传鹏导师：蒋斌松教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TU921学校代码10290UDC624密级公开中国矿业大学硕士学位论文深埋隧（巷）道围岩变形破裂研究StudyonDeformationandFractureofSurroundingRocksinDeepTunnel作者胡传鹏导师蒋斌松教授申请学位工学硕士培养单位力学与建筑工程学院学科专业岩土工程研究方向隧道与地下工程答辩委

2、员会主席邵鹏评阅人吕爱钟李元海二○一五年五月论文审阅认定书研究生胡传鹏在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢光阴似箭，岁月如梭，三年硕士研究生的学习生活即将结束。经历了近一年时间的磨砺，硕士毕业论文终于完稿，在此向给予我帮助和关怀的老师、同学和朋友们表达我最诚挚的谢意！本文是在导师蒋斌松教授的悉心指导下完成的。从论文的选题、研究思路、研究方

3、法、总体构思到论文的具体写作，每一项工作和细节都倾注了恩师的智慧和心血。蒋老师严谨求实的治学态度、追求真理的执着信念、精益求精的工作作风和崇高质朴的品德风范对我的人生产生重要影响，让我更加懂得如何树立正确的处世观念，是我终身学习的榜样和楷模，也是恩师传授给我最为宝贵的知识财富和人生价值。在硕士求学的三年时间里，蒋老师不仅在学术和科研上给予我悉心教导和谆谆教诲，使我在三年的求学生涯中受益匪浅。此外，蒋老师、师母张平老师在生活上也给予我无微不至的关怀和帮助，学生将毕生铭记于心，借此机会，谨向蒋老师和张老师表示衷心的感谢和最崇高的敬意！本文在撰写的过程中

4、得到了中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室特别是岩石力学与工程研究所各位老师的帮助和指导，在论文开题中对我的论文提出了宝贵的意见和建议，在此一并表示感谢！感谢课题组张强老师、吴晓锁老师，师兄冯强博士、王立平博士、杜石文硕士、范金成硕士、陈守君硕士，同门范佳俊硕士、张翼硕士、张明臣硕士和师弟吕华剑硕士、王凯硕士、寇廷君硕士、何海波硕士、王露硕士等在学习和生活上给予我的的支持和帮助！感谢大学7年生活在同一宿舍的兄弟路庆涛硕士、叶庆硕士、李幸福硕士在学习和生活中带给我的帮助和快乐！感谢舍友吴东亮、冉军林、常征、赵稳对我学习生活上的支持和包容！

5、感谢朱宝磊、张建硕士对我FLAC3D数值模拟的帮助！感谢含辛茹苦培养我长大成人的父母，感谢他们对我学业一如既往的理解和支持，一路走来，离不开他们无微不至的关怀，我一定会加倍努力，不辜负父母对我的期望，也愿我的父母身体健康，生活顺心！转眼间三年的硕士学习生涯即将结束，感谢中国矿业大学对我大学7年的精心培养，感谢矿大求学期间认识的各位老师、同学和朋友，感谢你们对我的帮助和支持。最后，感谢各位专家、教授在百忙之中对论文的审阅与指教！摘要随着矿山开采等地下工程深度的增加，处于高围压和复杂地质环境中的隧道围岩在开挖过程中出现复杂的变形现象，深部隧（巷）道开挖

6、造成的围岩变形破裂逐渐引起广泛的关注和重视，并成为近年来岩石力学学科的研究热点。本论文以深部隧道为研究对象，采用理论分析、数值模拟等方法对隧道开挖围岩的变形破裂规律进行研究，研究内容及成果主要包括：（1）对于深埋圆形隧道开挖问题，将围岩开挖视为动态变化过程，在理论分析中将隧道开挖扰动问题分解为隧洞周边受力和隧洞外边界受力两个子问题；用二次抛物线函数曲线来模拟隧道开挖卸荷随时间的变化过程，采用Laplace积分变换求出隧道开挖受载，再运用DenIseger法进行Laplace逆变换的数值计算，将两个分解问题的计算解叠加以此获得圆形隧道动态开挖问题的解

7、析解，从而得到深埋隧道开挖过程中应力和变形随时间的变化规律；然后再从静态力学的角度进行弹性和弹塑性力学分析，得到隧道开挖的静态解析解；最后通过动静态力学解析结果的对比得出深部隧道开挖动静态解的差异性。（2）针对深埋圆形隧道开挖问题出现的分区破裂现象，建立从内向外依次为破裂区-弹性区-破裂区-弹性区的分区破裂力学分析模型，采用Mohr-Coulomb准则进行非关联弹塑性分析，获得各个分区围岩应力和变形的理论解析解，并根据围岩不同分区的边界条件以及围岩应力和变形的存在状态推导分区破裂的形成条件。（3）对深埋隧道的开挖进行数值模拟分析，首先研究隧道埋深、

8、侧压系数、最大水平主应力与隧道轴向不同夹角等单因素作用下直墙拱隧道开挖后围岩的应力及变形规律。其次，考虑圆形隧道的开挖卸荷