基于软岩大断面隧道锚杆的优化设置

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1、分类号学号2005612400005学校代码10487密级硕士学位论文软岩大断面隧道锚杆的优化设置学位申请人：刘秀敏学科专业：岩土工程指导教师：郑俊杰教授答辩日期：2007.5.30AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringOptimalArrangementofBoltsinLarge-SectionTunnelinSoftRockCandidate:LiuXiu-MinMajor:GeotechnicalEngineeringSuperv

2、isor:Prof.ZhengJun-JieHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2007摘要随着高速公路和铁路建设的发展，大断面公路与铁路隧道建设必将成为未来我国隧道建设的一个重要组成部分。然而我国现阶段的大断面隧道建设，无成熟的教程和标准的规范可供参照，积累的设计与施工实践经验又不多。与以往修建的隧道相比，大断面隧道存在很多困难的问题，再加上对工程地质条件和岩土介质本身的复杂性，因此，对于大断面隧道的设计和施工仍然处于探索和尝试阶段。本文以软弱围岩中修建的大断面隧道为研究对象，在

3、岩石力学基本原理和新奥法的基本思想的指导下，以洞周位移和塑性区为基本判断依据，对于用台阶法开挖的同一围岩级别下的隧道断面，在采用不同的锚杆布置方案时建立有限差分仿真模型。在运用有限差分程序FLAC模拟分析计算的过程中，隧道采用更为完善、合理的“岩体—结构”模式，考虑围岩不仅仅是荷载，而且也是结构，分析过程中重视围岩与结构的共同作用，充分考虑了围岩自身的自承能力，体现了NATM法的精髓和理念。通过分析仿真结果，总结不同的锚杆布置情况下的大断面隧道围岩应力分布、支护结构受力状态和围岩的位移情况，从而得出一套比传统的工程类比法更加经济安全的大断面隧道锚杆优化设置方案,力求降低

4、支护参数。所得到的有关结论，可以为大断面隧道与地下洞室的锚杆支护参数的优选以及隧道设计与施工技术规范的修订提供参考。关键词：大断面隧道数值模拟有限差分法锚杆IAbstractWiththedevelopmentofexpresswayandhigh-speedrailway,theconstructionoftunnelswithlargesectionwillbeanimportantpartoftunnelsinexpresswayandhigh-speedrailway.However,neitheramaturetutorialnoranavailablespe

5、cificationandlessexperienceindesignandconstructioncanbeconsultedinconstructionofthelarge-sectiontunnels.Comparedwiththeconstructedtunnelsbefore,therearealotofdifficultiesinlarge-sectiontunnels.Moreover,geologicalconditionsandfeaturesofgeomaterialarecomplex;thedesignandconstructionoflarge

6、-sectiontunnelarestillonthephaseofimmaturity.Inthethesis,thelarge-sectiontunnelinsoftrockisinvestigated.UndertheguidanceofthebasicprincipleofrockmechanicsandNATM,takingtheadjacentrockdisplacementandplasticzoneasbasiccriterion,finitedifferencesimulationmodelisestablishedfordifferentboltar

7、rangementsinthesamerockclasstunnelsectionexcavatingbysteppedmethod.DuringcalculatingandanalyzingofnumericalsimulationbyFastLagrangianAnalysisofContinua(FLAC),therock-structuremodeisadopted,whichisbetterandmorereasonablethantheconventionalmodeintunneldesign.Intheanalysis,t