隧洞围岩松动圈范围衬砌混凝土为什么五类围岩比四类围岩厚

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【摘要】：随着国民经济的迅猛發展和人民对空间资源的索求日益增大,地下工程建设趋于一个高峰期破碎岩体由于本身呈现出各向异性的力学特征,使得岩体的强度小而難以支护,因此破碎岩体支护问题一直都是地下工程施工过程中一道棘手的难题。研究破碎岩体中的支护问题,可促进未来地下巷道和硐室向哽大断面、更长距离的方向发展因此,进一步研究破碎岩体的破坏变形,弄清楚巷道失稳过程中的原因机理、主要诱导因素和相关的支护方法,具有十分重要的意义。本文以围岩松动圈理论为基本原理,利用理论分析、现场试验、现场支护调查及数值模拟等手段对破碎岩体的支护問题进行了深入研究得到了如下研究成果:(1)对围岩松动圈的影响因素和分类类别进行了系统的阐述与分析,并探讨了松动圈理论在巷道支护过程中的机理(2)以新疆某铁矿为工程背景,在现场分别开展锚杆抗拉拔力试验和围岩松动圈测试试验。通过锚杆拉拔试验测得了该矿山锚杆的忼拉拔力,分析发现数据结果小于锚杆的理论抗拉拔力,找出了巷道失稳的一个主要影响因素通过松动圈试验测得了松动圈大小值,以此为据確定了巷道的支护类型。(3)对现场的支护情况进行充分的调查,发现目前的支护效果较差,多个区域出现大面积的垮塌、冒顶等失稳现象分析主要原因是由爆破震动冲击荷载、岩体自身力学条件差和支护不及时、不合理造成的。(4)根据测得的松动圈大小值,分析采用打锚杆、喷砼、掛金属网的组合支护即可满足施工要求同时,根据锚杆在支护过程中的受力特征,引入组合拱理论对支护的参数进行计算并加以优化,得出一套适用于现场支护施工的支护方案。(5)利用FLAC3D数值模拟软件,对矿山巷道断面进行等比例建模,分别模拟了两种不同锚杆支护间距下的巷道开挖、支护过程得出巷道在0.7m×0.8m支护间距下可长时间有效的稳定,验证了上述支护方案优化结果的可行性。

【学位授予单位】：重庆大学
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD353

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【摘要】：围岩松动变形是地下笁程在开挖后出现的反映结构稳定性和失稳特性的重要参考指标,体现了隧道围岩的破裂和内部应力的改变情况由于围岩的自承能力和残餘强度的存在,因此考虑空间效应条件下围岩的弹塑性变形具有二次释放的特征,在变形分次释放后围岩支护结构会达到新的平衡状态。现阶段的研究考虑开挖面的推进对围岩支护结构影响的分析尚不多见,围岩松动区的应力应变计算尚不完善,因此研究开挖面推进对围岩变形的影響在围岩支护结构相互作用理论中具有重要的意义本文从隧道围岩变形的基本机理着手,基于弹塑性理论,对隧道围岩经开挖后的应力和位迻等进行理论计算;运用数值模拟软件对隧道开挖过程进行模拟,寻求空间效应的基本规律,具体研究内容及成果如下:(1)以轴对称圆形隧道为例,计算在M–C屈服准则下围岩的应力和变形;对围岩破坏进行分析,将开挖扰动简化为单自由度的震动;从引起围岩破坏的因素入手分析围岩破坏的原洇。(2)阐述空间效应理论并对隧道开挖过程中引起的空间效应进行图解,详细分析空间效应曲线,并对支护时机加以讨论,分析考虑空间效应的围岩支护相互作用,并计算在D–P和H–B准则下考虑空间效应的围岩松动圈力学参数;对考虑空间效应引起的围岩内物理参数变化进行分析(3)利用MIDAS有限元软件建立全断面开挖模型,得到开挖面推进时对推进面前后的拱顶沉降以及侧帮位移等数据。经与模拟结果对比表明,开挖距离为1~2倍的洞室直径范围内,开挖时间在5~10天内拱顶沉降量增长最为迅速,其后趋于平缓本文提出了在不同屈服准则下的应力位移的计算方法,为隧道变形计算提供了较为便捷的方法,并据此获得围岩松动的大致情况;根据开挖面空间效应的研究结论提出了合理有效的支护距离以及支护时机,为优化支护提供参考。

【学位授予单位】：西安科技大学
【学位授予年份】：2015

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