含軟弱夾層隧道圍巖漸進破壞機理的多尺度模擬研究.pdf

1、隧道圍巖的塌方是隧道施工過程中最為常見的災害，其不僅對隧道施工及運營造成中斷，更有可能導致生命財產受到損失。大量的隧道塌方實例表明，軟弱夾層對隧道圍巖穩定及施工安全有著決定性的影響。因此，開展含軟弱夾層隧道圍巖漸進性破壞機理方面的研究對隧道的設計和施工均具有十分重要的指導意義。
　　本文以常見的公路隧道Ⅳ級（含軟弱夾層）、Ⅴ級（均質）圍巖為研究對象，利用室內模型試驗與多尺度數值模擬方法對含軟弱夾層隧道圍巖漸進性破壞機理進行研究，研

2、究內容如下所示:
　　(1)對大量公路隧道塌方事故原因進行分析，說明軟弱夾層對隧道圍巖穩定性的影響較大，以及對其研究的必要性，查閱研究學者對此做出的研究，并總結其研究現狀;
　　(2)根據連續體和非連續體的計算原理及各自的優點，提出了基于連續體和非連續體耦合多尺度的模擬方法，其以FLAC及PFC程序為實現平臺，利用該方法對銅鑼山隧道進行多尺度數值模擬分析，通過Kirsch公式驗證該方法的準確性及合理性，并分析隧道圍巖的損傷區

3、域及位移變化規律，推導出耦合計算模型中非連續體的取值范圍;
　　(3)以Ⅴ級（均質）公路隧道圍巖為研究對象，用多種物質配制圍巖的相似材料，研制了可用于全場觀測圍巖變形破壞的隧道物理模型試驗方法，采用了以非接觸全場應變測量技術和壓力傳感器相結合的測試方法，并利用該方法對均質隧道圍巖開展破壞試驗，研究了均質圍巖隧道的漸進性破壞形態和機理;
　　(4)根據模型試驗的相似比，配制Ⅳ級圍巖及軟弱夾層的相似材料，利用模型試驗方法對含軟弱