公路隧道砂卵石围岩变形破坏特征研究--以渭源至武都高速公路白鹤桥隧道为例

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1、分类号密级ＵＤＣ编号名許入摩硕士学位论文题名和副题名公路隧道砂卵石围岩变形破坏特征研究—以渭源至武都高速公路白鹤桥隧道为例作者姓名章春炜指导教师姓名及职称路军富副教授申请学位级别硕士专业名称地质工程论文提交日期２０１７年０５月论文答辩日期２０１７年０７月学位授予单位和日期成都理工大学（２０１７年１２月）答辩委员会主席換碎评阅人平２０１７年０７月公路隧道砂卵石围岩变形破坏特征研究-----以渭源至武都高速公路白鹤桥隧道为例摘要砂卵石地层是由卵石和不同粒径的砂与土构

2、成的颗粒堆积体，随着大量城市地下隧道穿越砂卵石地层而造成的安全问题日益引起了人们的注意。为了了解砂卵石地层隧道开挖后围岩变形破坏特征，本文通过对隧道砂卵石围岩颗粒进行理论分析和离散元数值模拟试验相结合的综合性研究方法，定量地分析了含水率及密实度对隧道围岩稳定性的影响，得出了一些系统性的规律，为研究砂卵石地层隧道围岩稳定性分析奠定了基础。主要得到了以下成果：(1)通过室内三轴试验与数值三轴试验对比，得出了在不同含水率以及不同密实度工况下的细观参数。并且通过不同半径应力圆提取得出的自重应力与实际计算所得的自重应力对比得出

3、适合的应力圆半径。(2)在天然含水率(1.5%)、4%含水率、6%含水率情况下，砂卵石地层深浅埋的判定与经验判定一致，而在饱和含水率(8%)情况下，深浅埋判定需要根据实际情况来确定。并模拟出浅埋隧道开挖后地表沉降曲线公式。(3)在密实以及中密情况下，砂卵石地层深浅埋的判定与经验判定一致，而在松散情况下，深浅埋判定需要根据实际情况来确定。并拟合出浅埋隧道开挖后地表沉降曲线公式。(4)砂卵石地层隧道台阶法开挖时，围岩入侵程度以及拱顶塌落拱高度都随着砂卵石地层含水率的增加以及砂卵石地层密实度的减小而增大。同时计算得出不同工

4、况下(不同含水率及不同密实度)围岩入侵大小、塌落拱高度及宽度，并拟合出塌落拱曲线公式。(5)砂卵石地层隧道台阶法开挖时，靠近隧道临空面的围岩在下台阶开挖时运动速率较上台阶开挖时略大。(6)C30模筑混凝土初期支护对砂卵石隧道围岩有较好的支护效果。关键词：砂卵石地层颗粒离散元含水率密实度破坏特征IResearchonDeformationandDestructionCharacteristicofSandyCobbleSurroundingRockoftheHighwayTunnel-----ACaseStudyofB

5、aiHeqiaoHighwayTunnelfromWeiyuantoWuduAbstractTheSandycobblestratumisthegranularpackswhichcomposedofpebbleanddifferentparticlesizeofsandandsoil.Withthedevelopmentofalargenumberofurbantunnels,thesecurityproblemscausedbycrossingthecobblestratumhaveattractedmorean

6、dmoreattention.InordertofurtherresearchthedeformationandfailureregularityofthetunnelafterexcavationwhichinthesandycobbleformationInthispaper，theengineeringcharacteristicsofsandypebblesoilarestudiedthroughthecomprehensiveresearchmethodofThetheoryanalysisandcompr

7、ehensiveresearchmethodanddiscreteelementnumericalsimulationtest.Quantitativelyanalyzedtheinfluenceofmoisturecontentanddensityofthetunnelsurroundingrock,somesystematiclawsareobtained,whichlaysthefoundationforthestudyofstabilityanalysisofsandycobblesurroundingroc

8、koftunnel.Themainresultsareasfollows.(1)Throughindoortriaxialtestandnumericaltriaxialtestcontrast,obtainedthemesoscopicparametersunderdifferentworkingconditionofdifferentmoi