節(jié)理巖體中大跨度隧道的離散元法分析.pdf

1、離散單元法是20世紀(jì)70年代開始出現(xiàn)的一種巖土工程數(shù)值模擬方法,其目的是為了更好的模擬分析節(jié)理巖體或離散塊體巖石中巖土工程的施工過程,研究探索巖土工程施工對周圍巖體的力學(xué)響應(yīng)和穩(wěn)定性的影響。該方法最早是用以模擬巖石斜坡的逐步破壞過程,后來經(jīng)過研究探索不斷擴(kuò)展應(yīng)用到邊坡工程、采礦工程以及地下結(jié)構(gòu)等方面。
　　隨著國內(nèi)城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn),城市地鐵等地下工程有了很大的發(fā)展,大跨度隧道開挖的圍巖穩(wěn)定逐漸成為一個重要的研究課題。天然的巖體

2、中,由于復(fù)雜的地質(zhì)作用,都不同程度的存在著節(jié)理面。通過大量研究和試驗表明,節(jié)理面的力學(xué)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于完整巖石,它的存在削弱了巖體的完整性和穩(wěn)定性,對節(jié)理巖體的力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性起控制作用。所以,節(jié)理面的分布和力學(xué)性質(zhì)對節(jié)理巖體中大跨度隧道開挖影響的分析是必不可少的。本文結(jié)合重慶市北碚區(qū)五路口地鐵站工程地質(zhì)和施工的實際情況,應(yīng)用離散元分析軟件UDEC對存在節(jié)理的巖體中大跨度隧道的開挖進(jìn)行模擬分析。依據(jù)該工程地質(zhì)資料,利用UDEC軟件建立分析模型

3、,主要的研究工作有:1.模擬節(jié)理巖體中不同節(jié)理間距、不同節(jié)理傾角情況下大跨度隧道開挖過程中圍巖的變形情況和破壞機(jī)制,結(jié)果表明隧道圍巖的變形量受節(jié)理面間距的影響,且和節(jié)理面與隧道斷面的組合有很大關(guān)系,當(dāng)節(jié)理面間距減小時,變形量增大;節(jié)理面的傾角主要影響圍巖的變形范圍和方式,豎向節(jié)理面對隧道圍巖的穩(wěn)定更不利;2.分析節(jié)理面的粘聚力、內(nèi)摩擦角的變化對隧道支護(hù)位移和圍巖穩(wěn)定性的影響,表明隨著節(jié)理面粘聚力和內(nèi)摩擦角的增加,隧道斷面上部巖體承載拱作

4、用減弱,圍巖頂部沉降和兩側(cè)支護(hù)軸力增大;3.在節(jié)理巖體中進(jìn)行隨機(jī)錨桿支護(hù)后隧道圍巖的穩(wěn)定性和變形分析,驗證大跨度隧道采用隨機(jī)錨桿支護(hù)的可行性和優(yōu)點(diǎn);4.五路口地鐵站隧道上半斷面型鋼混凝土柱支撐加固方案對隧道開挖的影響,并給出后續(xù)施工過程的指導(dǎo)建議。
　　通過本論文研究表明,離散單元法軟件UDEC可以有效的模擬分析節(jié)理巖體中大跨度隧道開挖過程圍巖的穩(wěn)定性和破壞機(jī)理;在節(jié)理巖體中進(jìn)行隨機(jī)錨桿支護(hù)可以有效的增強(qiáng)大跨度隧道圍巖的穩(wěn)定性,確