浅谈隧道围岩力学参数估计及应用研究

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1、湖南大学硕士学位论文隧道围岩力学参数估计及应用研究姓名：封立志申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：苏永华20090510硕上学位论文摘要围岩力学参数是影响隧道工程设计、施工、安全、造价的主要因素之一和重要指标。在隧道稳定分析中，如何相对合理地估计岩体力学参数，对于隧道工程的设计和施工，以及准确地估计隧道工程的变形和稳定十分重要。本文在追踪Hoek—Brown准则利用岩块力学参数估算岩体力学参数所采取方法的进展及各种改进措施的基础上，指出Hoek创立的最新方法一地质强度指标(GSl)法完全依赖定性描述和个人主

2、观经验的不足，揭示决定地质强度指标的内在因素是岩体结构类型，外在因素是岩石风化状况。从岩体的宏观和微观特征出发，对两个因素进行了定量化描述，以弥补GSI指标法的不足。在岩体宏观特征的研究基础上，分别引入基于弹性波测试技术的岩体完整性系数凰和基于岩体表面粗糙程度的粗糙度系数JRC，对岩体的结构类型及风化程度进行定量化描述，建立了基于岩体宏观特征GSI指标定量化表格。限于此宏观定量化的不足，于是，在岩体微观特征的研究基础上，引入基于钻孔岩芯不同完整长度的岩体块度指数，以定量地表征岩体结构；分析岩石风化在化学上是原生矿

3、物水解、淋失促使矿物蚀变而导致岩性改变的过程，依此提出表征岩石风化状况的定量指标一岩石绝对风化指数，同时研究推出其计算方法。将岩体块度指数、绝对风化指数在地质强度指标的区间范围概化表上有机结合起来，构成了基于岩体微观特征的GSI指标表格定量化确定方法。利用该方法估计一公路隧道围岩的变形模量、抗拉、抗压及抗剪强度等力学参数，并计算塌落拱高度。与实测数据对比，其最大误差在14％左右，验证了该方法的有效性和实用性。最后，以张家界阳和至黄龙洞公路梨子坪隧道的现场施工监测数据为依据，建立ANSYS隧道断面丌挖模型，进行开挖

4、模拟，并与实测结果进行对比，证明了本文改进的有效性和合理性。关键词：岩体参数估计：地质强度指标；完整性系数；粗糙度系数；块度指数；风化指数；霍克一布朗准则隧道闸岩力学参数估计及应用研究AbstractOneoftheinfluencefactorsandimportanttargetfortunnelingdesign,construction，security,constructioncostweremechanicsparametersofRockmass．Instabilityanalysisoftunne

5、l，howtoestimatereasonablerockmechanicsparameterrelatively,thatwasveryimportant,fortunnelingdesign，construction,aswellasestimatingthedistortionandstabilityintunnelingaccurately．Thedevelopmentofrockmechanicsparameterestimatingmethodsusingrockmassmechanicsparame

6、tersinHoek-Browncriterion，aswellasadoptedmeasuresofimprovementintheprocessaretracedtothesource．But，geologystrengthindex，thenewestmethodcreatedbyE．Hock，hastwodeficiencies：dependingonqualitativedescriptioncompletelyandsubjectiveexperiencesbyindividuals．Byfurthe

7、rstudy，itisdiscoveredthattheintrinsicfactorwhichdeterminesgeologystrengthindexisthetypeofrockstructure，andtheexternaldeterminingfactorisweatheringcondition．DuetothelaCkofGSIindex，thetwofactorsweredescribedqualitativelybythestudyofmacro．andmicro-characteristic

8、sofrockmass．Baseonthestudyofmacro．characteristicsofrockmass，rockmassintegritycoefficient凰onthebasisofelasticwavetestingtechniqueandroughnesscoefficientJRCbasisofsurfaceroughnessofrockmass