挤压性褶皱构造区高地应力公路隧道围岩压力研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pb2001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着隧道运输工程在交通运输中占据越来越重要的地位,我国在挤压性围岩中修建的隧道并不鲜见,尤其在西部地区,受青藏高原板块的持续挤压,在青藏高原东北缘形成了弧状高地应力挤压构造带,域内隧道面临的高地应力问题较为突出,尤其是挤压性褶皱构造活动,给隧道工程施工和运营造成重大安全隐患。目前高地应力隧道围岩压力计算方法对挤压性褶皱构造作用考虑并不充分,为了更好地解决挤压性褶皱构造区的高地应力隧道支护难的问题,本文采用理论推导和数值模拟相结合的方法,对挤压性褶皱构造体中的应力状态和隧道围岩压力进行分析,具体研究内容和结论如下:(1)根据周围无约束条件下产生具有一个半波的褶皱构造形迹的临界荷载计算公式,将其作为岩层产生挤压性褶皱构造的边界条件,推导了“具有一个半波、竖向无约束”褶皱构造体中的应力状态。算例分析表明:水平方向的挤压构造作用引起的岩层弯曲变形,使得局部区域内产生方向与褶皱发展方向基本一致的水平挤压应力,进而在岩体内聚集的大量应变能造成了高地应力;随深度增加,褶皱体中平均水平应力先表现为逐渐减小的拉应力,某一深度以下,再表现为逐渐增大的压应力;平均水平应力与垂直应力的比值随深度变化的趋势符合实际情况。(2)基于上述挤压性褶皱构造体中的应力状态,选取计算域,以计算域边界上的应力作为隧道围岩压力求解的边界条件,利用解析延拓法求解了圆形隧道临空面上的位移,根据支护抗力与衬砌刚度之间的关系,推导了挤压性褶皱体中圆形隧道围岩压力计算公式。通过算例分析表明:随着隧道埋深和褶皱体的波长逐渐增加,围岩压力也随之增大,且水平方向的围岩压力值始终最大。不同理论计算方法之间的对比分析表明:本文提供的围岩压力计算方法不但可以反映挤压性褶皱构造区的水平高地应力特征,还可以反映出衬砌结构与围岩之间的相互作用关系。(3)为了进一步验证(2)中改进的圆形隧道围岩压力计算方法的合理性,建立了圆形隧道围岩压力计算的有限元模型,将(1)中推导得出的应力状态作为初始应力场导入有限元模型进行计算分析。本文给出的围岩压力计算方法与有限元模拟结果对比分析表明:本文计算方法与数值模拟所得围岩压力拟合较好,受挤压性构造作用的影响,隧洞两侧边墙部位围岩压力最大。不同开挖方法之间的对比分析表明:挤压性褶皱构造体中的高地应力隧道开挖过程中,首先开挖的部分对围岩应力、位移的影响最大,是隧道开挖的最关键环节,单侧壁导坑法开挖对围岩变形控制效果最好;由于水平高地应力的作用,隧道两侧围岩压力值较大,衬砌施工完成后,边墙两侧围岩中存在应力集中现象,研究结论对类似隧道工程设计施工具有参考意义。
其他文献
在盐渍土地区的基础设施建设、盐渍土改良、核废料的深层地质处理以及垃圾填埋场的工程土障中,均涉及到水力-传热-传质等多物理化学过程的耦合作用,进而多孔介质中水力-传热-传质耦合问题已经成为众多学者的研究热点之一。近年来,很多专家、学者已经对多孔介质中水-热、水-盐耦合做过大量的研究,但针对多孔介质中水-热-盐的多场耦合问题的研究,还存在诸多问题亟待解决。考虑非饱和土中的孔隙被水蒸汽、液态水、干燥气体
高层钢框架梁柱焊接节点不可避免地因构件加工、焊接施工等因素导致焊缝区域存在大量的初始缺陷,易产生局部应力集中与微观裂纹。在长期随机性风荷载作用下,初始缺陷及裂纹逐渐放大形成可见裂缝,裂缝不断扩展造成节点焊缝发生高周疲劳破坏;在短期突发性的地震荷载作用下,材料直接经历大变形,裂纹迅速扩展,塑性损伤不断累积,节点破坏时往往只经历了几十次循环。鉴于此,发展更加准确地高层钢结构焊接节点寿命预测方法,研究高
多环芳烃(PAHs)作为大气颗粒物中重要的组成部分,因为其具有来源广、危害大、污染持久性的特点越来越被人们所关注。基于近些年对PAHs有机污染物的受关注程度,逐渐发觉对于环境介质中的PAHs样品分析检测存在预处理过程复杂,有机溶剂用量大,仪器分析耗时长等问题,无法满足样品分析的实时性要求,所以开发简单快捷的分析方法也成为一个亟需解决的问题。本研究采用室内模拟与外场监测相结合的方法,尝试建立优先控制
在我国的中小跨径梁桥中,板式橡胶支座的应用十分广泛,并且为了限制主梁在地震作用下的横向位移,通常在盖梁两侧设置钢筋混凝土挡块作为限位装置,二者构成上部结构的抗震体系。地震中这类桥梁横向震害形式主要有:挡块破坏、支座损伤、落梁以及桥墩破坏,特别是落梁与桥墩破坏,会导致桥梁完全失效。针对地震作用下桥梁横向出现的震害,提出楔形挡块与粘滞阻尼器两种限位装置,来提升中小跨径梁桥的横向抗震性能。本文在国内外有
非饱和土在自然界中广泛存在,尤其是在干旱与半干旱地区。受气候条件的影响,地球表面存在着若干种具有特殊性质的土类,如膨胀土、黄土与残积土等特殊土,它们均具有非饱和土的基本特性。在工程实践中,如在路堤及土坝工程的建造过程中,通常涉及到膨胀土、湿陷性土的变形分析以及边坡稳定与滑坡等问题。但由于土体通常处于不饱和状态,孔隙水和孔隙气共存,使得非饱和土的基本工程力学特性非常复杂。以往的研究大都通过室内直剪试
超级电容器具有功率密度高、循环稳定性好、充电速度快、对环境友好等优点,是一种高效的电化学储能装置,成为目前研究最多的储能器件之一。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,在超级电容器诸多的电极材料中,孔洞石墨烯/聚苯胺(HG/PANI)复合材料由于兼具导电聚合物和碳基材料的优点,是一种非常具有应用前景的超级电容器电极材料。本文旨在通过对PANI和HG的化学修饰以进一步提高HG/PANI复合材料的电
随着我国经济建设的快速发展,城市化进程逐步加快,城市人口迅速增加。为了解决城市道路客流拥挤状况,越来越多的城市开始规划修建城市地铁,从而出现大量的长条形的地铁深基坑。我国幅员辽阔,地质条件复杂多变,导致一些地铁深基坑在修建过程中遇到异常复杂的地层分布状况,如成都地铁6号线金府站深基坑处于砂卵石地层。砂卵石由于其分布不均匀、地层结构松散,以及强烈的离散性与一般土层有着本质的区别,且成都地区地下水异常
白塔山古建筑群位于兰州地区著名的风景名胜区白塔山公园内,濒临黄河北岸,山下有金城、玉迭二关,均为古代军事要冲。其悠久的发展历史积淀了大量且多元的传统文化遗存。该古建筑群由佛教建筑、道教建筑、儒家建筑构成,其与自然风景相伴构成独特的人文景观。白塔山古建筑群依山就势、因地建庙,形成了兰州城河谷地带之中山地寺庙组群的格局特征。因此,其所体现的山地建筑组群空间布局手法、建筑组群之间的空间环境以及建筑单体营
近些年来,随着国家的大力支持,我国沥青路面建设里程迎来迅猛增长。然而,不少沥青路面结构往往在未出现裂缝、松散或其他破坏之前,就因其层间粘结性能下降而难以达到要求,导致路面层间破坏现象的发生不断增多。层间粘结性能的优劣对沥青路面的使用寿命有着十分显著的影响,尤其是在沥青路面长大纵坡路段、小半径曲线路段及车辆加速及制动区域等位置,沥青路面结构层中产生的水平应力较为明显,当车辆荷载重复作用超过一定次数以
为了实现可以实时改变电参数的微弧氧化工艺设计,本文采用威纶通触摸屏作为显示系统,以80C196KB芯片为核心的主板作为电源控制系统,通过TTL转RS232的电平模块和Modbus通讯协议将二者相连,组成微弧氧化电源过程控制系统。使用触摸屏UI设计软件,编写该系统的人机交互界面,利用示波器检测联机调试后的SCR触发信号和IGBT的驱动信号。在此基础之上,设计微弧氧化工艺试验,探究输出电压、单位脉冲的