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浅埋隧道围岩性质与深埋隧道岩体有很大的差异,现有针对浅埋隧道的岩体质量分级和稳定性评价方法尚不完善,本文对浅埋隧道围岩的质量分级和稳定性进行了较系统的研究。本文以南京地铁二号线隧道苜蓿园—钟灵街段隧道工程为依托,对浅埋软弱围岩中隧道的基本力学特性和影响其围岩稳定性的因素进行了分析研究。采用工程岩体分级标准BQ法、岩体地质力学RMR分级系统对其进行围岩分级,对研究区围岩按其基本指标作出定量化评分、分级,并以岩体纵波波速单因素分级法作为参考和对比,通过综合分析,得到隧道岩体质量综合分级结果。研究了这三种方法应用于浅埋隧道围岩中的特点和使用方法,包括如何科学有效得选取各个指标;并分析研究了三种分级方法分级结果之间的相关关系和产生差异的原因。
本研究在岩体质量分级的基础上,结合质量分级的结果和岩体试验结果,运用Hoek—Brown经验公式,并以同类工程进行了类比,初步建立研究区不同级别岩体的物理力学参数。在岩体结构模型概化的基础上,采用三维有限元数值分析方法,系统研究了浅埋隧道开挖完成后围岩的二次应力场、变形场和塑性破坏区的变化特征。总结了其围岩应力、变形和破坏区的分布特征和变化规律。对比分析了围岩质量对其稳定性的影响,以反馈法检验了岩体质量分级的结果的可靠性。利用强度折减有限元法,进行了隧道围岩稳定性数值模拟研究,确定了隧道稳定性安全系数。为隧道稳定性评价和工程设计施工提供了基础资料和理论依据。