不良地层TBM隧道围岩变形与支护结构受力特征研究

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1、国内图书分类号：U459.6密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文不良地层TBM隧道围岩变形与支护结构受力特征研究年级二零一五级姓名王鸣冠申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师张志强教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U459.6U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONSURROUNDINGROCKMASSDEFORMATIONANDSTRESSCHARACTERISTICSOFSUPPORTINGSTRUCTUREOFTBMTUNNE

2、LINBADSTRATUMGrade:2015Candidate:WANGMingguanAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:ArchitecturalandCivilEngineeringSupervisor:Prof.ZHANGZhiqiangMay，2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要尼泊尔巴瑞巴贝TBM隧道穿越的区域工程地质、水文地质条件复杂，其不良地层主要包含有膨胀岩地层和断层破碎带地层，在施工中面临着膨胀岩遇水膨胀和岩体软化、断层破碎带围岩稳定性差且易失稳破坏、豆砾石填充层厚

3、度不均匀影响管片支护结构受力等一系列关键技术问题。本文以尼泊尔TBM隧道为依托工程，通过大量的资料调研、文献查阅，并结合理论分析与数值模拟，研究和总结了两种不良地层中TBM隧道的围岩变形和支护结构受力特征以及豆砾石层对管片的影响，主要研究内容如下：（1）基于膨胀岩吸水膨胀、失水收缩的特性，并考虑其强度随含水量变化的特点，采用有限元软件ABAQUS建立三维流固耦合模型，探明了膨胀岩的吸水膨胀特性在不同埋深的情况下对TBM隧道围岩变形和支护结构受力的影响规律。（2）基于遍布节理模型，研究了TBM隧道在穿越不同节理倾角和不同节理间距的断层破碎带时，其围岩的稳定性、

4、支护结构受力特征及安全性的变化规律，为施工的安全快速进行提供参考。（3）建立能准确反映管片、豆砾石填充层和地层三者相互作用的三维有限元模型，分析了TBM隧道施作支护结构时，因管片发生偏移而导致豆砾石填充层厚度分布不均匀的情况对管片支护结构的受力特征及安全性的影响。关键词：TBM隧道；膨胀岩；断层破碎带；豆砾石填充层；ABAQUS西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractTheregionalengineeringgeologyandhydrogeologicalconditionsoftheBarryBABEITBMtunnelinNepalar

5、ecomplex,andthebadstrataaremainlyexpansiverockandfaultfracturezone.Intheconstruction,theswellingrockisfacedwithswellingofwaterandsofteningofrockmass,thestabilityofthesurroundingrockofthefracturezoneispoor,thestabilityoftherockiseasytobreakandthethicknessofthepeagravelpackinglayeris

6、uneven.Aseriesofkeytechnicalproblemssuchasthesupportingforceofthesegmentsupportingstructureaffecttheprogressoftheproject.BasedontheTBMtunnelinNepal,thispaperstudiesandsummarizesthedeformationofthesurroundingrockandthestresscharacteristicsofthesupportingstructureoftheTBMtunnelthroug

7、halargenumberofdatainvestigation,literaturereviewandtheoreticalanalysisandnumericalsimulation.Themainresearchcontentsareasfollows:(1)Basedonthecharacteristicsofwaterswellingandwaterlossshrinkageoftheexpansiverock,thethree-dimensionalmodeloffluidsolidcouplingisestablishedbythefinite

8、elementsoftwareABAQUS,andt