高地应力软岩隧道泡沬混凝土卸压机理分析

【摘要】：本文在总结前人研究成果的基础上,针对高地应力软岩隧道的卸压机理进行了分析,提出了在隧道支护结构中加入泡沫混凝土层以对高地应力软岩隧道进行卸压。在对泡沫混凝土的力学特性进行试验研究的基础上,通过数值仿真分析,研究了泡沫混凝土卸压的效应及影响因素和卸压结构层合理厚度,取得了以下主要研究成果：(1)针对软岩的力学特性与高地应力软岩隧道的变形特点,提出了高地应力软岩隧道的卸压机理是通过允许围岩的变形进行应力释放,使隧道周边区域应力降低,达到顺利成洞的目的。(2)根据泡沫混凝土具有压缩变形大的特点,将其应用于高地应力软岩隧道进行卸压是可行的。通过泡沫混凝土力学特性试验分析,采用Crushable-Foam本构模型进行数值仿真分析。(3)建立数值仿真试验方案,研究泡沫混凝土支护的位置及其力学参数对高地应力软岩隧道卸压效果的影响规律,得到在隧道初期支护前增加泡沫混凝土层的卸压效果最佳,并能有效减小二次衬砌厚度。(4)利用泡沫混凝土对高地应力软岩隧道充分卸压,以减小二次衬砌的受力及隧道开挖洞径的大小,并通过数值仿真分析得到了高地应力软岩隧道的泡沫混凝土层、初期支护及二次衬砌的最佳厚度。
【关键词】：高地应力 软岩隧道 泡沫混凝土 卸压 数值仿真
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U455