基于块体理论的隧道围岩稳定性研究及其可靠度分析

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1、长沙理工大学硕士学位论文基于块体理论的隧道围岩稳定性研究及其可靠度分析姓名：李森林申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：黄生文20070401摘要在隧道施工过程中，由于岩体天然应力状态遭到破坏，引起隧道周围岩体的卸荷回弹和应力重分布，当这种回弹应力和重分布应力超过围岩所能承受的范围时，将造成某些块体沿着结构面失稳，进而造成工程岩体的失稳破坏，给施工带来严重威胁，直接影响施工的安全和进度。自二十世纪80年代，石根华博士正式提出块体理论(BlockTheory)以来，随着国内外学者认识和研究的深入，其研究方法己经较为成熟，块

2、体理论日益被广泛接受。本文以深圳沙湾隧洞和浙江大梁山隧道为工程实体，应用块体理论原理，建立了隧道和结构面的实体模型，详细介绍了块体理论的建模过程、块体边界条件的确定、块体的几何模型以及几何参数的确定，应用矢量运算对由隧道l临空面和岩体中的结构面构成的块体进行稳定性分析，并采用Unwedgev．3．0程序对块体的稳定性进行了评价，详细展示了该程序评价稳定性的过程，并将程序所得结果与解析解进行了对比分析，得出了较满意的结果，进而采用该程序对隧洞进行了支护设计。然后在考虑地应力的情况下对块体进行了稳定性评价，并与不考虑地应力的结果

3、做对比分析。最后对一些影响块体稳定性的因素的敏感性做了一些研究，得出它们之间大致的关系曲线。本文最后部分对大梁山隧道块体稳定性的可靠度指标进行了初步研究，介绍了可靠度方法的发展现状，建立了块体稳定性的极限状态方程，并采用JC算法得出了块体稳定性的可靠度指标，将可靠度方法和安全系数方法进行了对比分析。关键词：稳定性；块体理论；unwedgev．3．O程序；敏感性；可靠度ABSTRACTDuetothefailufeOfnaturalstressstateofrockmassesinthecourseoftheconstruct

4、ioⅡ0ftunnel，unloadreboundingofsurroundingtunnelrockmassesaⅡdstressredistribution0ccurs．Whenthereboundingstressandredistributjonstresssurpassthebearingcapacityofsurroundingrockmasses，someblockswilllOsestabilityalongstructuralplanes，andfinallycausethefailureofenginee

5、IingrOckmasses．ThiswilldirectlydisturbtunneJconstructionaⅡdinnuencethesafetyandprOgressOfconstruction．SinceDLGenhuaShifomallyadvancedthcBlockTheoryinthe1980s，thisresearchmethodhasbecomecomparatiVclymatureandtheBlockT1leoryhasbeenwidelyaccepteddaybydaywiththethoroug

6、hunderstandingandstudybythehomeandabroadscholars．Inthethesjs，througbtheexampleengjneeringentityofShawantunnelinShenzhenandDaLiangshantunnelinzhcjiangprovince，BlockTheorybuildsentitymodelsoftunneIandstnlcturalplanes．ModelingprocessofBlockTheory'determinationofbounda

7、rycOndi“OnandselectionOfgeometrymodelaswellasgeometryparametersOfblOckbodyareintroducedindetail．Astabilityanalysisoftheb10ckbodyconsistingoftunnelftee—fhceandstructuralplanesinrockmassesiscarriedoutbyapplyingVectoroperation．UsjngtheprogramofUnwedgeV．3．OcarriesOutan

8、appraisalOfblOckstabilityandtheprocedure0fevaluatingstabilityisdemonstratedjndetail．TheresultsacquiredfromU玎wedgev．3．0afecomparedwiththeanalytica