公路隧道围岩松动圈分布规律研究

【摘要】大量公路隧道建设及监测的过程证明,在隧道开挖过程中由于应力重分布而存在着松动圈,松动圈的发生发展及稳定对于隧道的稳定性至关重要,以围岩松动圈为支护对象的支护理论为松动圈支护理论。为了利用松动圈理论进行公路隧道设计,研究公路隧道内部围岩松动圈的分布规律,给出判定松动圈分布范围的有效方法,从而推动松动圈支护技术的进步。本文首先通过理论研究,分析比较了弹性、塑性、弹塑性理论确定围岩松动圈的方法,并建立了基于弹塑性力学的松动圈分布范围理论计算方法；其次进行数值模拟研究,给出了利用FLAC3D数值模拟软件进行松动圈判定的方法步骤,通过隧道横断面的塑性区云图,体积应变云图,剪切应变云图,确定松动圈的分布；最后进行公路隧道围岩松动圈的量测技术研究,总结了多点位移计进行松动圈测试的方法步骤,通过绘制位移时间曲线、数据分析进行围岩松动圈分布的判定。以茶镇隧道和西施坡隧道为例,运用弹塑性理论计算、数值模拟、围岩内部位移量测相结合的方法得出：茶镇隧道Ⅲ.Ⅳ级围岩松动圈均在2m以内；西施坡隧道Ⅳ、V级围岩松动圈分界点在2m-3m之间。理论计算、数值模拟、监测数据所得的松动圈范围在同隧道同级别围岩中,取得良好的一致性。通过比较弹塑性理论计算、数值模拟及多点位移计量测技术的优缺点,认为利用松动圈支护理论进行公路隧道支护设计时,宜首先进行理论计算和数值模拟,给出支护参数,进入施工阶段后进行松动圈量测,根据量测结果进行支护参数的优化,从而确保隧道安全快速以及信息化施工。
【作者】秦威；
【导师】李宝平；
【作者基本信息】西安工业大学，岩土工程，2014，硕士
【关键词】公路隧道；松动圈分布规律；弹塑性分析；数值模拟；多点位移计；

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