砂泥岩互层厚度比对隧道围岩破坏机理的影响分析_刁吉.pdf
《砂泥岩互层厚度比对隧道围岩破坏机理的影响分析_刁吉.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《砂泥岩互层厚度比对隧道围岩破坏机理的影响分析_刁吉.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Chongqing Architecture54第 22 卷 总第 235 期0 引言软硬互层岩体是在长期地质历史中由自然力和地质应力共同作用形成的一种沉积或变质地层的独特组合。由于砂泥岩互层岩体的强度不足和在水平构造应力较高的地理位置极易遭到破坏等原因,在软硬互层地质中修建隧道、边坡等工程,容易出现围岩失稳、结构破坏、边坡坍塌等工程问题1-5。为了保证在软硬互层地质中修建的隧道、边坡等工程的稳定性,相关学者通过一系列物理模型试验和数值模拟对此进行了大量研究并取得了不错的成果。在室内试验方面,张桂民6等通过初步模拟试验探讨了倾角夹层和界面对软硬互层盐岩单轴抗压强度和破坏模式的影响规律;Song
2、YF7等在地质分析和相似理论的基础上,设计了软、硬岩互层低角度边坡的室内模型试验,得到硬岩以张拉变形为主,软岩则以蠕变变形为主。试验虽然能得到较直观的试验结果,但费时费力,且离散型较强,难以保证试验结果的准确性。随着计算机的快速发展,数值模拟也为软硬互层岩体的研究提供了一种可靠途径,且其经济成本和时间成本都较低。陈宇龙8等利用离散单元法模拟了不同倾角下软硬互层岩体在单轴压缩下的破裂过程,结果表明随着倾角增大,岩体的强度和弹性模量都会增大且裂纹数量也在增加;姚池9等利用改进刚体弹簧的方法进行模拟,得到了不同围压条件对软硬互层岩石破坏的影响规律;HanB10等利用 FLAC3D对不同应力水平下的软
3、硬互层岩体进行了三轴蠕变模拟,得到了岩体塑性区与软层岩体数量之间的关系。大多数学者对软硬互层岩体的数值研究都停留在室内试验(单轴、三轴等)条件下,而以实际隧道工程尤其是最容易发生围岩失稳的开挖阶段为模拟条件的较少,相较于单纯的常规试验条件,基于砂泥岩隧道开挖过程的围岩稳定性模拟更具有实际意义。综上,本文以重庆奉建高速路段关田隧洞为依托,考虑到砂泥岩互层隧道围岩的不连续性,采用离散元软件 PFC2D模拟了不同层厚比砂泥岩互层围岩隧道在无衬砌支护下的开挖过程,并通过分析隧道围岩极限破坏状态时的塌落程度和裂隙分布情况得到砂泥岩层厚比对隧道围岩的影响及其影响的主要区域。由于目前还没有针对砂泥岩互层围岩
4、隧道的相关规范,通过这些结果可以优化该类隧道的设计方案,为结构荷载提供理论依据,降低围岩失稳破坏带来的损失,具有重大研究意义。收稿日期:2021-07-12作者简介:刁吉(1982),重庆人,本科,高级工程师,主要从事施工管理工作。AnalysisonEffectsoftheThicknessRatioofSand-MudstoneInterbeddingontheFailureMechanismofTunnelSurroundingRocksDiaoJi,DanChao,RanTeng,QuZhihao,HuangFeng,LiTianyongAbstract:Thesand-mudston
5、einterbeddingisatypicalsofthardinterbeddingrockmass.Aftertunnelexcavation,theweakrockmassispronetounloadingandsliding,leadingtotheinstabilityandevencollapseofthetunnelsurroundingrock.Bychangingthethicknessratioofthesand-mudstoneinterbedding,andbasedontheGuantianTunnelofFengjianExpressway,thispaperad
6、optstheoverloadmethodconceptandthediscreteelementPFC2Dsoftwaretosimulatetheprogressivefailuremechanismofthesurroundingrocksaftertunnelexcavation.Thefollowingconclusionsweredrawn:Duringtheexcavationprocessofthetunnel,thetunnelsurroundingrockswithdifferentlayerthicknessratioshaveanapproximateandsmalld
7、egreeofcollapseintheearlystage,andthecollapsearearatioisbetween1%and2.5%.Inthelaterstageoftheexcavation,thesurroundingrockofthetunnelwithalayerthicknessratioof2:1and2:2hasagreaterdegreeofcollapse,andthecollapsearearatioisabout1.4timesthatofalayerthicknessratioof2:0.5;Thecracksgeneratedonthetunnelsur
8、roundingrockwithdifferentlayerthicknessratiosarelargelytensilecracks,andthatwithalayerthicknessratioof2:1hasthehighestnumberofcracks.Whenthelayerthicknessratiois2:0.5and2:2,only52.1%and61.4%ofthecracksaregenerated.Whenthelayerthicknessratiois2:0.5and2:1,thecracksintheentirefieldshowsymmetryandcontin
9、uity.Keywords:sand-mudstone;layerthicknessratio;stabilityofsurroundingrocks;progressivedestruction;discreteelementdoi:10.3969/j.issn.1671-9107.2023.05.54基金项目:重庆市研究生联合培养基地项目(JDLHPYJD2020018)。引文检索:刁吉,但超,冉腾,等.砂泥岩互层厚度比对隧道围岩破坏机理的影响分析 J.重庆建筑,2023(5):54-57.砂泥岩互层厚度比对隧道围岩破坏机理的影响分析刁吉1,但超1,冉腾1,屈志豪2,黄锋2,李天勇2(1重
10、庆交通建设(集团)有限责任公司,重庆401121;2.重庆交通大学土木工程学院,重庆400047)摘 要:砂泥岩互层是典型的软硬互层岩体,隧道开挖后软弱层岩体容易发生卸荷滑移,从而导致隧道围岩失稳甚至塌方等问题。通过改变砂泥岩层厚比,依托奉建高速关田隧道,基于超载法理念,利用离散元 PFC2D软件对隧道开挖后围岩的渐进破坏机理进行模拟,得出了以下结论:隧道开挖过程中,各层厚比隧道围岩在前期的塌落程度都相接近且较小,塌落面积比都处于 1%2.5%之间,开挖后期层厚比为 2:1 和 2:2 的隧道围岩塌落程度较大,塌落面积比约为层厚比为2:0.5 的 1.4 倍;各层厚比隧道围岩产生的裂隙皆以张拉
11、裂隙为主,其中层厚比为 2:1 时的隧道围岩产生的裂隙数量最多,层厚比为 2:0.5 和 2:2 产生的数量仅有其52.1%和 61.4%,当层厚比为 2:0.5 和 2:1 时,全场裂隙具有对称性和连续性。关键词:砂泥岩;层厚比;围岩稳定性;渐进破坏;离散元中图分类号:U451.2 文献标识码:A 文章编号:1671-9107(2023)05-0054-0455材料与技术Material&Technology2023NO.051 工程概况奉建高速公路是银川至百色高速公路联络线安来高速公路重庆市与湖北省的交接段,关田隧道是该段中计划修建的一座山岭隧道,根据关田隧道施工设计说明及相关地勘资料,隧
12、道呈弧线展布,关田隧道左洞起讫里程桩号:ZK17+446ZK20+500,长 3054m;右线起讫里程为 YK17+449YK20+450,长3001m。隧道最大埋深为 302m,进洞口隧道走向约 108,出洞口隧道走向约 193。拟建隧道围岩全部为 IV-V 级围岩,其中IV 级围岩主要为软岩和较软岩,岩体较破碎,受地下水影响较大,在拱部无支护时可能松动破坏,易出现坍塌及掉块;V 级围岩主要为砂泥岩互层,风化裂隙发育,层间结合一般较差,围岩无自稳能力,隧道易产生坍塌。根据地质勘查资料中的探孔结果得到砂泥岩互层段如图 1 所示。隧道所处砂泥岩层厚比大致为2:0.5,隧道周边砂泥岩层厚比范围处于
13、 2:0.52:2 之间。图 1 关田隧道所处地段示意图(图中深色为泥岩层,浅色为砂岩层)2 数值模拟2.1模型建立离散元数值模拟,本文采用商业软件 PFC2D进行。模型将隧道高取为 10.3m,宽取为 12.7m。模型总体宽度 200m,高 113m,将岩体进行分层,泥岩与砂岩交替分布,首先在确定范围内生成一定密度的颗粒,其次对颗粒按照确定好的厚度进行分组,再对各组颗粒赋予参数来模拟软层、硬层,然后对隧道范围内的颗粒进行删除操作,模拟隧道施工开挖过程,最后通过施加围压直至围岩破坏,通过观察裂隙的发展情况能得知隧道对软硬互层岩体的稳定性的影响。为了研究砂泥岩层厚比对隧道围岩稳定性的影响,本文模
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 泥岩 厚度 隧道 围岩 破坏 机理 影响 分析 刁吉
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。