富水隧道掌子面稳定性分析

《富水隧道掌子面稳定性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：公开中图分类号：U459硕士学位论文富水隧道掌子面稳定性分析研究生：胡文轩导师：安永林学科：土木工程研究方向：岩土工程2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterAnalysisofTunnelFaceStabilityofWater-RichTunnelCandidate：HuWenxuanSupervisorandRank：ProfessorAnYonglin富水隧道掌子面稳定性分析（国家自然科学基金资助，项目编号：51408216、51308209）学位类型学术型

2、学位作者姓名胡文轩作者学号15010202029学科（专业学位类别)土木工程研究方向（专业领域)岩土工程导师姓名及职称安永林副教授实践导师姓名及职称所在学院土木工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用

3、授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要我国是一个水资源十分丰富的国家，许多重要的城市都围绕着河流而建，而在高速公路的修建过程中又不可避免会通过软弱的破碎富水地层。围岩的内部孔隙水压力既影响了围岩的物理力学性质，还

4、进一步影响了隧道的正常施工，甚至成为诱发掌子面塌方的因素。目前对盾构法掌子面的稳定性研究较多，而对矿山法掌子面稳定性的研究较少，尤其对富水地层矿山法开挖隧道掌子面稳定性的研究鲜见报道，这显然不符合我国的实际情况。本文以贵州毕节到云南镇雄高速公路的水箐隧道为实例依托，通过采集掌子面附近围岩进行室内试验、数值模拟，进行了相应的理论分析，并统计了近100例隧道塌方案例和近40例塌方模型试验，研究探讨了易导致掌子面塌方的相关因素和孔隙水对围岩物理性质的影响。主要工作与成果如下：（1）在地下水丰富的隧道或者处于雨季时期的掌子面

5、易发生失稳；围岩级别越高越易发生掌子面的失稳；开挖跨度越大越易引起掌子面的失稳。此外，设计参数、支护时机、震动等人为因素也对掌子面的稳定性有着一定的影响。局部破坏为整体失稳的前兆，且局部破坏易发生于边墙下部。围岩破坏为渐进式破坏，首先发生于裸岩区域，然后扩展到支护段。地下水主要改变了围岩的物理力学性能，软化了软弱破碎面，极易引起隧道的塌方。（2）随着泡水时间的增加，岩样的单轴抗压强度和弹性模量均有下降;而泊松比呈上升趋势,并且泊松比的变化程度要大于单轴抗压强度和弹性模量的变化程度。（3）对于富水隧道，水头高度越高时地

6、表沉降、掌子面变形、围岩破坏区均较大，并且增大的速率也有明显的增加。在初始水位线高于隧道开挖面的情况下其最大负孔压均出现在掌子面后方，而在初始水位线位于隧道开挖面下部时隧道内的最大负孔压出现于开挖面上，在开挖过程中其孔压分布大致成漏斗状分布，并且这一特点随着水位线的上升表现得尤为明显。因围岩有一定的自稳能力，当支护在落后2.5米的情况下其各量值和及时支护的情况相差不大，但支护落后5米的时候各量值较前两种情况均有显著的提高。随着进尺的增大，当前开挖步所引起的地表沉降、掌子面塑性应变以及掌子面变形均有一定的提升。（4）基

7、于软化系数和Hoek-Brown准则提出了确定不同饱和度下围岩参数的计算公式。基于强度折减法推导了不同富水程度和饱水时间下的掌子面稳定性系数的计算方法，并且通过实例予以了验证分析。关键词：富水隧道；掌子面稳定；力学性质；数值模拟；案例统计；极限分析iAbstractChinaisacountrywithabundantwaterresources.Manyimportantcitiesarebuiltaroundrivers.Intheprocessofhighwayconstruction,itisinevitab

8、lethattheywillbreakthroughweakandbrokenwater-richstrata.Theinternalporewaterpressureofthesurroundingrocknotonlyaffectsthephysicalandmechanicalpropertiesofthesurroundingrock,