深埋水平岩层隧道开挖围岩稳定性分析

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1、劣参未交硕士学位论文深埋水平岩层隧道开挖围岩稳定性分析StudyonStabilityofSurroundingRockinDeepBuriedTunnelHorizontalStratuonorizontalStratu．mlU作者：杨修导师：黄明利北京交通大学2012年12月中图分类号：U451UDC：624．1学校代码：10004豫密级：公开北京交通大学硕士学位论文深埋水平岩层隧道开挖围岩稳定性分析StudyOilStabilityofSurroundingRockinDeepBuriedTunnelonHorizontal

2、Stratum作者姓名：杨修导师姓名：黄明利学号：10121208职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：岩土工程研究方向：隧道工程北京交通大学2012年12月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门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用本授权说明)粼一躲辊∥々签字日期：沙l2年f≥月JD日／导

3、师签名：专以刈签字日期：力。≯年陟月f弓日致谢时光荏苒，岁月如梭，转眼间学生时代接近尾声，即将步入社会。在攻读本科和研究生的六七年时间里，我从一个懵懂的少年，逐渐走向成熟，期间经历的种种成功与失败，顺境与挫折，都是我人生旅途中的珍贵财富，每一点滴我都将铭记于心。值此论文成稿之际，向多年来关心、帮助和宽容我的各位老师、同学、朋友及亲人们由衷地说一声，谢谢你们!本论文的工作是在我的导师黄明利教授的悉心指导和严格要求下完成的，黄明利教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年多来黄老师对我的关心和培养。在实

4、验室工作及撰写论文期问，郭家、霍亚超、李杰、赵帅等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。最后，我要感谢我的父母和朋友们，他们的默默支持和无私奉献使我能够顺利地完成我的学业。中文摘要摘要：结构面的存在使得层状岩体连续性差，各向异性显著，在此类岩体进行隧道开挖时围岩变形与破坏形式相对复杂，超欠挖现象严重。本文针对层状岩体特点，采用力学分析和数值模拟等多种手段来研究围岩稳定性情况，并以西山隧道工程为研究背景，在调研和分析以往资料及研究成果的基础上，对水平岩层地区隧道围岩失稳影响因素及破坏机理进行深入研究。文

5、中首先就层状围岩开挖后的应力场进行分析，归纳出影响应力分布的主要因素包括原岩应力、岩石力学性质、岩体结构和人为因素等，并对地应力条件和断面形状两主要因素进行更有针对性的研究。采用力学方法得到均质围岩条件下，圆形和矩形隧道的应力场分布情况，并用数值手段求得了含结构面岩体即水平围岩下，隧道开挖后围岩应力场分布。其次，考虑层面的影响，将水平围岩简化为各层各向同性连续介质，提出适用于层状围岩的稳定性判别依据，探究其破坏机理。针对深埋层状围岩特征，采用RFPA二维数值模拟软件对隧道开挖过程进行模拟重现，对比分析了洞室形状及结构面空间排布对此

6、类围岩稳定性的影响作用，得到了围岩失稳破坏过程、应力场、应变场、声发射等分布状况。模拟中得到的围岩变化规律及破坏特征与理论分析结果基本一致，为类似工程设计和施工提供了可靠的科学依据。然后，针对上述应力场及失稳机理确定的围岩薄弱区，并就层状岩体中支护体系及其作用机理进行了分析，试图找到合理有效地控制围岩失稳的途径。考虑隧道开挖的围岩．支护的力学行为，归纳了几种主要初期支护形式及其力学特点和适用条件，总结出了适合深埋水平岩层的支护措施。最后，针对典型的水平岩层中施工的西山公路隧道，采用MIDAS有限元软件进行更为具体、更加有针对性的模

7、拟分析，并与现场施工得到的试验参数进行比对，确定围岩支护参数和监控量测的重点，评判初期支护结构的合理性和隧道施工安全性。关键词：围岩；稳定性分析；水平岩层；破坏机制；数值模拟；超欠挖分类号：U451ABSTRACTABSTRACT：Duetothepresenceofstructuralsurface，layeredrockhaspoorcontinuityandremarkableanisotropy．Builtinsuchrock，tunnelrockdeformationandme{-omofdestructionarere

8、lativelycomplicatedandover-excavationproblemISserious．Inallusiontothecharacteristicsoflayeredrock，onthebackgroundofXishantun