【摘 要】
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随着国家基础建设的大力发展,近些年来在地下工程施工过程中遇到了各种复杂地质条件,其中渗流场和非均匀应力场对隧道围岩的稳定性有着极为重要的影响。在地下水的作用下,由于隧道周围一定范围的岩体被破坏,隧道周围岩体渗透性发生改变,又会引起围岩应力场发生变化。在渗流场和非均匀应力场耦合作用下,将对隧道围岩变形破坏的影响更加明显。本文采用理论分析和数值模拟的方法,分析了渗流场与非均匀应力场对隧道围岩的力学效应
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随着国家基础建设的大力发展,近些年来在地下工程施工过程中遇到了各种复杂地质条件,其中渗流场和非均匀应力场对隧道围岩的稳定性有着极为重要的影响。在地下水的作用下,由于隧道周围一定范围的岩体被破坏,隧道周围岩体渗透性发生改变,又会引起围岩应力场发生变化。在渗流场和非均匀应力场耦合作用下,将对隧道围岩变形破坏的影响更加明显。本文采用理论分析和数值模拟的方法,分析了渗流场与非均匀应力场对隧道围岩的力学效应,研究渗流作用下非均匀应力场隧道围岩的变形特征。首先,通过理论分析了渗流场和非均匀应力场二者之间的耦合关系,由Mohr-Coulomb准则,结合弹塑性力学理论,推导出渗流作用下隧道围岩塑性区的解析解。其次,根据数值模拟的方法,结合高黎贡山隧道的工程地质资料,建立隧道渗流力学模型,分析不同侧压系数和孔隙水压对隧道围岩破坏的影响。最后,结合现场支护方案,通过FLAC3D建立隧道支护模型,对隧道支护前后围岩的稳定性进行分析,并提出注浆补强加固方案对隧道围岩防水及变形控制做出进一步研究。由上述研究可得到如下结论:（1）通过建立渗流作用下隧道围岩与衬砌力学模型,分析隧道渗流场对隧道围岩衬砌结构的力学作用,推导出关于衬砌结构的外水压表达式。分析不同衬砌厚度和衬砌结构渗透性对衬砌结构外水压的影响。（2）根据理论分析推导出了渗流作用下非均匀应力场的围岩应力和塑性区解析表达式。结合高黎贡山隧道工程地质资料,通过Matlab软件对解析式和数据进行处理,分析了侧压系数、孔隙水压和围岩强度对隧道围岩变形破坏的影响。（3）通过FLAC3D数值模拟结合高黎贡山隧道工程地质资料,建立隧道力学模型。研究了侧压系数分别为0.5、1和1.5以及孔隙水压分别为0MPa、2MPa、4MPa和6MPa,12种工况对隧道渗流场、应力场、位移场和塑性区的影响。（4）根据高黎贡山隧道的支护方案,分析支护前后隧道围岩的稳定性。为了能够更加合理控制隧道围岩的稳定以及防渗堵水,提出注浆加固的补强支护方法,分析了注浆厚度和注浆圈渗透系数对隧道围岩的稳定性影响。图[71]表[9]参[80]
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