新型岩土相似材料的研制及在分岔隧道模型试验中的应用

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1、山东大学硕士学位论文新型岩土相似材料的研制及在分岔隧道模型试验中的应用姓名：李勇申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱维申20060510山东大学硕士学位论文原创性声明⋯抛玺隅1⋯关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)期．纠尹期鲴山东大学硕士学位论文摘要西部大开发

2、战略决策的实施，促进了西部地区高等级公路建设的迅猛发展，穿越山岭地区的公路隧道也越来越多。由于地形条件的限制和减少工程造价的考虑，正在施工建设的沪蓉西高速公路八字岭隧道出口采用分岔式形式．分岔式隧道目前在国内外建成并投入使用的例子并不多，由于涉及到分离段、小间距段、连拱段和大拱段施工，复杂的受力结构、频繁的工序转换给施工带来了一定的难度。如何确保分岔式隧道的快速施工和安全，是分岔隧道建设的关键。本文以八字岭分岔隧道这一实际工程为背景，通过模型试验和数值分析这两种研究岩土工程的重要手段来研究分岔隧道施工过程的稳定性。本论文重在三维地质力学模型试验。

3、正确地选择相似材料是能否正确模拟工程原型的关键，本文在调研了相似材料研究的现状的基础上，分析了相似材料选择与组合的原则。借鉴前人的经验，通过大量的配比试验，我们研制了一种新型的相似材料(简称：铁晶砂胶结料，即IBS伽)，这种材料用铁精粉、重晶石粉、石英砂作为骨料，松香、酒精溶液作为胶结剂，石膏作为调节剂混合而成。通过大量的力学试验和对试验数据进行分析，我们总结出了影响这种相似材料力学参数的若干因素，并通过Excel，SPSS等软件分析了单个因素和多个因素对某一力学参数的影响，最后得到：新材料具有容重高、强度与弹模低、性能稳定、易于购买，价格便宜、

4、易干燥、易于加工堆砌、可重复使用的特点。它可以模拟范围较广的岩体材料，是一种比较理想的地质力学模型相似材料。确定好相似材料后，就进行模型的制作，开挖，检测。并把模型试验的检测结果与数值计算的结果进行了对比。对比分析研究表明由于围岩较好，开挖后整体稳定性较好，大拱段压应力主要集中在隧道的拱脚，拱顶和底板处产生拉应力，连拱段压应力主要集中在隧道的中隔墙部位，拱顶和底板处产生拉应力；垂直位移为主，且最大5mm，支护后不超过2mm；计算塑性区较少且主要分布在连拱段的中隔墙部位。’关键词：分岔隧道；地质力学模型试验；相似材料；数值分析5山东大学硕士学位论文

5、AbstractTheimplementationsoftheWCSteTndevelopment8U'ateglcspromotetherapiddevelopmentofhighwayconstructionsinwesternareas，somoreandmoretunnelswillgetthroughmountains．Sincethelimitationsoftheterrainconditionsandtakingaccountofreducingconslructinncost,BazilingtunnelinHurongxiex

6、presswaywhichisbeingbuilthasadoptedtheformofbranching—outtunnel．Fewbranching—outtunnelshavebeenconslructedandputinmoperationbothinourcountryandinothercoun

7、riessincethiskindoftunnelsinvolvetheconstructionofasectionofseparatedstructures，asectionofsmall-spacedslrnctures，amulti-a

8、rchedslrnctureandalarge．spanstructure．Complicatedstructuresandfrequenttransformsinworkingsequencesbringaboutdifficultiesforconstruction．Itiscrucialtoensm'etherapidconstrnctionandsafetyinthebranching-outtunnelsconstructions．Modeltestandnumericalanalysisa舱twomethodsofresearchin

9、ggeotechnicalengineering．InconnectionwithBazilingbranching—outtunnel