论文部分内容阅读
本文针对处于水平构造应力为主导的高地应力区隧道的底鼓变形现象,以隧道底鼓机理和控制技术为主要研究内容,采用资料调研、理论分析、数值模拟、现场监测等手段,研究不同影响因素对隧道底鼓变形的影响,提出相应的隧道底鼓控制技术,通过FLAC3D数值计算软件模拟来验证该控制技术的可行性,并以老周岩隧道底鼓的整治做实例分析。主要研究内容如下:（1）通过对前人研究成果的分析,将层状岩体隧道的底鼓变形特征总结为:挤压流动性底鼓、挠曲褶皱性底鼓、剪切错动性底鼓。总结处于水平构造应力为主导的高地应力区互层岩体隧道的底鼓变形的主要影响因素:侧压力系数、岩层倾角、岩层层厚、岩体弹性模量。（2）为了研究水平构造应力为主导的互层岩体隧道底鼓的影响因素,选用上述4种影响因素,通过FLAC3D建立相应的数值计算模型,研究单一影响因素和多因素共同作用下对隧道底鼓的影响规律。结果表明:在单一影响因素下,仰拱底鼓量随侧压力系数先增大后减小,随岩层倾角的增大而减小,随硬质岩层层厚的增大先增大后减小,随硬质岩弹性模量的增大而减小。在多因素共同作用下,各因素对隧道底鼓的影响敏感度排序依次为侧压力系数>硬质岩弹性模量>硬质岩岩层厚度>岩层倾角。侧压力系数对隧道底鼓影响最为显著,硬质岩弹性模量其次,而岩层倾角、厚度对隧道底鼓影响较小。（3）针对处于水平构造应力为主导的高地应力区互层岩体隧道的底鼓变形特征,用数值计算验证加深仰拱、施作锚杆和布置减压孔三种控制措施的作用规律。数值模拟试验的结果表明:加深仰拱可以减小隧道底鼓量,当仰拱加深1.5m时,仰拱底鼓量从12.72mm减小至3.40mm,减小了73.27%。减小锚杆的间距和增加锚杆长度都可以减小仰拱底鼓量;当锚杆间距l=0.5m、长度h=8m时,仰拱底鼓量从12.72mm减小至6.17mm,减小了51.42%。减压孔越深、间距越小,隧道底鼓量越小;当减压孔间距l=1.5m、深度h=4m,仰拱底鼓量从12.72mm减小至8.10mm,减小了36.32%。（4）处于高地应力区的老周岩隧道出现仰拱上拱时,采用仰拱加深0.5m、二衬使用C40混凝土并增加配筋、仰拱二衬厚度增加0.1m、隧底施作8m长的锚杆四种措施,可以起到较好的治理效果。对各种控制措施分别进行数值模拟,加深仰拱起到的控制作用最明显。并通过整治后的现场监测数据验证了所提出的控制措施的有效性。