浅论断层对地下洞室围岩稳定性及其支护结构强度影响的数值试验研究

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1、摘要断层对地下洞室围岩稳定性及其支护结构强度影响的数值试验研究学科：岩土工程导师：李宁教授签名：作者：罗俊忠签名：摘要大量的工程实践表明，断层对地下洞室围岩稳定性的影响有着决定性的作用，本文以大型数值仿真分析系统FINAL为平台，采用弹塑性应力~应变关系和M-C屈服准则建立平面应变问题有限元模型，对断层的分布部位、分布距离、断层的厚度对围岩稳定性的影响以及在具有不同侧压力系数的地应力场中和II、III、IV类代表性围岩中断层对围岩稳定性的影响进行了系统的数值试验，研究得出了断层对围岩位移、拉应力区、塑性区以及喷射混凝土层内力等影响丰富的量化成果，以便直接为工程

2、设计人员提供参考。并将这部分结果纳入智能化分析平台。主要结论如下：（1）以断层到开挖轮廓线最短距离和最短距离线与开挖轮廓线的交点位置为指标对断层的分布部位进行了分类，并确定了断层分布距离；（2）根据强度等效和变形等效的原则，引入了断层影响带的概念，建立了模拟断层厚度的一种新方法；（3）总结出了断层分布在拱顶、右拱肩、右边墙时对地下洞室稳定性影响的量化指标；（4）分析出了断层距开挖轮廓线0.2D、0.5D、1.0D三种情况对地下洞室稳定性影响的量化指标；（5）总结出了在不同的侧压力系数（0.38、1.0、1.5、2.0、3.0）地应力场中断层对地下洞室稳定性影响

3、的量化指标；（6）得出了在II、III、IV代表性围岩中断层对地下洞室稳定性影响量化结果；（7）构建了神经网络智能化分析系统。关键词：地下洞室，断层，围岩稳定性，神经网络，智能化分析平台-i-西安理工大学学学论士位文NumericalTestonInfluenceofFaultonUndergroundTunnelSubject:GeotechnicalEngineeringAdvisor:LiNingSignature:Author:LuoJunzhongSignature:AbstractAccordingtoalargenumberofundergrou

4、ndengineering,stabilityofsurroundingrockmassisdominantlycontrolledbyfault.Inthispaper,systematicnumericaltesthavebeencarriedouttostudythestabilityofsurroundingrockmasswithdifferentdistributionoffault，differentdistancebetweenfaultandlimitofexcavation,differentthicknessoffault,inthedi

5、fferentconfiningcoefficientandrepresentationalsurroundingrockmassgradedII,III,IV.Allofthenumericalmodelingisplain-straintypewithelastic-plasticconstitutivelawandMohor-Coulombfailurecriterion,throughtheintegratednumericalanalysisprogramFINAL.Plentifulnumericaltestresultshavebeendrawn

6、viaanalysethedeformation,tensilestressregion,plasticregionofsurroundingrockandthestressstatusofshot-crete.Alltheresultscanbeutilizedbyengineers,duringthedesigningandconstruction.Themainconclusionsarelistedasfollows:(1)Basedontheshortestlinebetweenfaultandlimitofexcavationandthelocat

7、ionofpointofintersectionbetweenlimitofexcavation,classificationofFaultdistributionissetup,andthedistanceofdistributionisdefined;(2)Accordingtothestrengthanddeformationequivalentprinciple,influencezoneofFaultisintroduced,andanewmethodtosimulatingthefaultwiththicknessisbuilt;(3)Somequ

8、antificationalresul