挤压性炭质千枚岩隧道模型试验及围岩变形特征研究

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1、中图分类号：Ｕ２５密级：公开ＵＤ。本校编号：讀州交遺乂華硕±学位论文？论文题目－验：挤化牲炭廣千枚岩隧道模型试及围岩变形特征研究研究生姓名：冯亚松学号：０２１２１４０赵德安教授学校指导教师姓名：职称：工学硕壬专业岩主王程：：申请学位等级２０１５．０４论义答辩２０１５．０６论文提交日期：日期；独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得＾州巧

2、诵．大举或其他教育机构的学位或证书而使巧过的材料。与我一同工作的同志对本硏巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢＇亩、〇学位论文作者签名：签字日期：＞年月／〇日／ｔ／学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州巧通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州巧通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印。、缩印或扫描等复制手段保存、茫编Ｗ供查阅和借阅同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适巧本授权说明）学位论文作者签名：參如＾导师签名气

3、签字曰期：ｙ化年／月／（７曰签字曰期：入（？／矣年月化曰硕士学位论文挤压性炭质千枚岩隧道模型试验及围岩变形特征研究ResearchonModelTestandDeformationCharacteristicsofCarbonaceousPhylliteTunnelswithSqueezingGeostress作者姓名：冯亚松学科、专业：岩土工程学号：0212140指导教师：赵德安完成日期：2015年4月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要隧道围岩的大变形问题在挤压性软岩隧道工程建设中普遍存在。因隧道围

4、岩的过大变形直接引起的初期支护破坏、围岩侵入限界甚至坍塌等灾害事故时有发生。因此挤压性软岩隧道施工中如何对围岩大变形进行有效的控制一直是隧道建设中的重点和难点，深入研究隧道施工过程中围岩的变形特征和规律是得到围岩大变形控制技术的基础。为了更深入了解挤压性高地应力软岩隧道台阶法施工中的围岩变形特征，借鉴和传承国内外现有研究成果，结合兰渝铁路两水隧道中大范围存在的炭质千枚岩地质特征，釆用模型试验模拟和数值计算相结合的方法，对台阶法开挖施工中的隧道围岩变形及应力变化特征等方面进行了深入研究，开展的相关工作及相关结果如下：(1)基于正交试验设计方法，将重度、黏聚力、内摩

5、擦角和变形模量作为目标参数，用黄土、石英砂、水泥、石膏和纯净水为组料，研制了一种炭质千枚岩相似材料，能够较好地反映炭质千枚岩的基本物理力学特征。(2)设计了一整套模型试验设备，可用于研究挤压性高地应力软岩隧道施工中围岩变形、应力变化特征。设备包括试验台架、加载系统及测量系统，其特点是加载灵活、应力状态稳定、精确度高、经济性好。(3)基于现有研究成果和工程经验，设计了两种围岩等效支护结构。以薄铁板为支护材料的刚度等效支护，用以模拟较强的支护结构作用下围岩的变形情况；以铁丝网为支护材料的变形等效支护，用以模拟较弱的支护作用下围岩的变形情况，还可以在一定程度上体现整个

6、施工过程中围岩变形情况。(4)将围岩总变形量分为三部分进行分析，反映出隧道施工过程中围岩变形的时空效应。挤压性高地应力条件下，软弱围岩开挖中的后效变形所占比例最小，先行变形和初始变形占总变形2/3以上。(5)对比不同支护强度下围岩的变形情况，分析了支护强度对围岩变形的影响。在挤压性高地应力条件下应允许软岩发生适度的变形，可避免拱部围岩产生加载效应，使支护结构更好的与围岩协调工作。(6)研究了不同支护强度下围岩的应力重分布情况，结果表明过大的支护强度会使挤压性高地应力隧道拱顶围岩产生较大的应力集中。(7)运用FLAC3D数值计算软件对隧道的台阶法分步开挖施工过程进

7、行了模拟，对模型试验开挖过程中的围岩变形、应力变化进行了验证和拓展，得到了中间监测断面中任意位置围岩的变形、应力变化情况。-I-兰州交通大学硕士学位论文格式规范(8)总结论文所做的全部工作和主要成果，并就论文的不足在相似材料、支护方式、开挖方法等方面给出了进一步的研究建议。关键词：挤压性高地应力；炭质千枚岩；隧道工程；模型试验；围岩变形论文类型：应用研究-II-兰州交通大学硕士学位论文AbstractTheproblemoflargedeformationwithsqueezingweaksurroundingrockisverycommonintunnelco

8、nstructions.