论文部分内容阅读
近年来,交通建设发展迅速,在铁路以及公路等交通运输系统的建设过程中,难免需要进行隧道的建设。同时其规模越来越大以及建设所处的环境也存在多样性,这对隧道的设计和施工造成很大的难度。受制于目前中国所建的公路、铁路隧道埋深大和所处环境存在复杂性,地下工程的支护结构与地面结构存在很大的不同,目前隧道设计还处于经验法或半经验法的阶段,现阶段的隧道支护设计方法存在如下问题:1、该种设计分析方法无法确定不同支护时机下的隧道的安全系数,无法对隧道的安全性进行定量的综合分析,这对隧道的设计造成了很大的不确定性,比如现阶段锚喷支护、钢拱架的安装起始位置大多是依靠经验而定,对于起始位置不同而造成的对隧道稳定性的影响没有明确的分析方法;2、在不同场地环境以及不同施工方法下对隧道建设的安全性的影响没有明确的评判标准;3、在进行隧道设计的时候要充分考虑围岩的自稳能力,同时允许围岩有一定的变形量,但是对变形量的控制没有量化的表示方法;4、采用不同的计算模型会影响支护结构的安全性,但是现阶段很多计算分析都是基于弹塑性模型下的分析,因此可能会导致计算结果与实际存在一定的偏差。因此,深入研究岩体峰后特征以及不同施工方法,对于隧道围岩的开挖支护以及安全性评价具有重要的指导意义。本文基于Hoek-Brown(H-B)应变软化模型,通过数值模拟软件,分析不同情况下的地下结构稳定性。主要内容如下:首先,在前人研究的基础上,探究节理岩体的破坏机制。基于量化GSI围岩评级系统,研究H-B应变软化模型,分析不同影响因素对软化参数η*的影响。然后,基于H-B破坏准则,利用有限差分FLAC3D软件,对比分析弹塑性模型与应变软化模型对纵向变形曲线(longitudinal displacement profiles,LDP)的影响;同时分析围岩参数、埋深、侧压系数对纵向变形曲线以及围岩位移释放系数的影响。其次,利用FLAC3D软件基于H-B应变软化模型得到一系列纵向变形曲线,并利用二次回归正交试验分析各影响因素对围岩位移释放系数的影响程度,同时得到关于隧道围岩位移释放系数与其影响因素相关的回归方程,并阐述应用该公式对初期支护位移起点进行预测的方法。接着,根据收敛-约束原理,结合工程实例对比分析不同计算模型、不同支护时机以及不同开挖方法下的隧道支护结构的稳定性和围岩的变形情况,并总结其规律。最后,基于H-B应变软化模型,利用有限差分FLAC3D软件,模拟分离式独立双洞隧道的开挖施工,分析隧道间距、施工方法以及隧道埋深等因素对双洞隧道施工过程中围岩变形及其位移释放系数的影响,同时总结其规律,为工程实践提供建议。