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河海大学硕士学位论文高地应力区隧洞围岩稳定性分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：水工结构工程指导教师：***20060301第三章锦屏隧洞工程区初始荷载分析水压力达１０．２２ＭＰａ；长探洞埋深１８４３ｍ处实测最大主应力值达４２．１ｌＭＰａ。
由于探洞未深入至最大埋深处，预计最大埋深处的外水压力和最大主应力值将更大、涌水问题更突出。
如此高外水压力和高地应力作用下的深埋隧洞的建设国内外水电建设中尚无先例，这给引水隧洞的设计和施工提出了巨大挑战。
为此我们对锦屏二级水电站引水发电隧洞进行数值模拟，力求为施工和运行提供安全可靠的依据。
下图为锦屏工程区三维立体图。
图３－１锦屏工程区三维立体图§３．２隧洞工程区初始地应力场分析３．２．１初始应力场反演分析方法锦屏隧洞工程区在前期勘测及辅助洞施工过程中，同－Ｎ点处采用三种不同的测量方法，测得的地应力值均不一致，这就要求必须对其进行分析来确定最终的取舍。
由于该测点埋深４６３ｍ，根据盯：＝ｍ计算得到由自重产生的铅直方向的应力约为１２ＭＰａ，因为垂直向应力主要由自重产生，故可以初步判断水压致裂法测出的结果比较接近实际；再次，可以结合区域应力场的分布规律来分析，我们知道在岸坡附近最大主应力的方向近似平行于岸坡方向，因此可以断定水压致裂法测量的结果比较准确。
根据地质力学分析，初始地应力场主要是由自重应力场和构造应力场迭加而成的。
将自重、构造应力分量分别作为不同工况进行三维弹性有限元计算，在各工况计算中，均模拟实际工程的地形条件、地质条件。
以实测应力点处各工况的有限元计算应力值作为自变量，测点应力回归值为因变量进行回归计算１３８】。
多元线性回归方程为：河海大学硕士学位论文为建模边界条件。
垂直方向取３３５ｍ。
模型上边界高程为１７８５ｍ，下边界高程为Ｉ４５０ｍ。
由于引水隧洞共有四条，且有两条辅助洞，因此建模应该考虑隧洞群均不受边界条件的影响ｆ５０Ｊ，在水平方向取６６０ｍ。
隧道高地应力的特点分析以及处理建议摘要：针对工程施工中的隧道高地应力的力学进行了探究和分析，并针对隧道高地应力的挤压变形之特性，对隧道施工的过程中高地应力引起的隧道变形进行了详细分析。
介绍了大变形的机理，另外，对典型的地段也进行了清晰的研究，并确定出了大变形地段合理、安全、经济的支护参数。
以宜巴高速公路的峡口隧道段为例，详细的介绍了应对隧道高地应力特点的有效的施工措施和技术对策等，可确切保证隧道施工的安全性。
峡口隧道高地应力的施工实践给隧道高地应力区域的施工保留了有意义和价值的技术经验，可供类似的隧道工程借鉴。
关键词：隧道高地应力力学分析大变形施工技术abstract: based on engineering construction of the tunnel of high geostress mechanical study and analysis, and in the light of the tunnel of high geostress extrusion of the characteristics of tunnel construction process of the high ground stress caused by the deformation are analyzed in detail. introduces the mechanism of the large deformation, in addition, the typical area were also clear research, and determine the large deformation area the reasonable, safe and economic support parameters. with appropriate and highway tunnel segment of the throat for example, detailed introduces the characteristics of the high geostress tunnel to effectiveconstruction measures and technical countermeasures, and so on, can guarantee the safety of the exact tunnel construction. the throat tunnel construction practice of high geostress for tunnel construction of the regional high geostress have retained the meaning and value of technical experience, the reference for similar tunnel engineering.keywords: tunnel high geostress large deformation mechanics analysis of construction technology中图分类号： tu74 文献标识码：a 文章编号：峡口隧道是瓦斯、高地应力隧道，这种隧道的构造应力容易引起对隧道的挤压使之大变形，因此，高地应力隧道施工过程中相关的特殊技术的使用尤为重要。
浅谈高地应力软弱围岩流变施工技术发表时间：2018-07-12T15:04:34.293Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第7期作者：祝扬军[导读] 在隧道的施工过程中，较为显著的地质问题就是高地应力软弱围岩流变的问题了祝扬军中铁隧道集团四处有限公司广西南宁 530007摘要：在隧道的施工过程中，较为显著的地质问题就是高地应力软弱围岩流变的问题了，围岩在变形的时候会给隧道复合式的衬砌带来非常非常严重的破坏。
通过对模型以及断层变形的观察与分析，本文简单的总结出了一些关于围岩流变的规律，提出了相应的治理措施，为改变隧道成功通过不良地段提供了一些技术指导工作。
关键词：隧道；流变；高地应力软弱围岩近一些年来，公路铁路的建设在我国蒸蒸日上，隧道在修建的过程时，穿越高地应力软弱围岩地段的情况时有发生。
在隧道的施工过程中，最主要的地质问题就是高地应力的软弱围岩流变问题。
软弱围岩在施工的过程中是需要进行一定的加固处理的。
根据实践的证明，合理有效的对四周环境进行良好的加固与支挡的保护措施，可以很好的降低围岩因时间以及在外力的作用下，发生的物体流动与变形程度。
从而对隧道在安全质量上有了很大的保证。
本文通过在实际当中的观测以及对模型的分析，所得出的结果可以很好的为高地应力软弱围岩流变问题提供技术方面的专业指导，从而进一步的去完善地下工程的施工技术工作。
1 工程的简单概况丽香铁路二标地处青藏高原东南边缘、横断山脉中段，属溶蚀、剥蚀、峡谷地貌，地质条件极为复杂，高海拔、高地震烈度、高地应力，施工难度非常大。
其中中义隧道长14795米，下穿玉龙雪山，其出口平导与二号横洞正洞之间施工地段因受玉龙雪山西麓断裂带的影响，高地应力软岩大变形给隧道施工带来了超乎想象的困难。
该段岩性为玄武岩、凝灰岩及砂、页岩，断裂带主要为断层角砾、胶结较差，岩体破碎，遇水软化，强风化，结构属于中薄层。
埋深最大达1200米，地应力极高，隧道在施工的过程中对围岩产生一定的扰动，从而对围岩的应力平衡造成很严重的破坏，初期支护及二衬随着地应力的释放、恢复与调整的过程当中发生因挤压而变形的不良情况。
高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析隧道工程在现代城市建设中起着至关重要的作用，然而隧道施工过程中，面临着诸多技术挑战，其中之一便是高地应力深埋隧道中围岩的应力分布规律。
随着隧道深埋深度的增加，围岩的应力状态会发生明显的变化，这对隧道工程的设计和施工都提出了更高的要求。
对高地应力深埋隧道中围岩应力分布规律的数值模拟分析，对于指导隧道施工具有重要意义。
一、引言二、高地应力深埋隧道围岩应力分布规律1. 高地应力深埋隧道的特点高地应力深埋隧道是指位于地下深层，地应力较大的地区，隧道深埋深度一般超过300米。
在这种情况下，隧道围岩承受的应力主要包括自重应力和地应力两部分。
地应力的大小与深埋深度和地层性质有关，一般随着深埋深度的增加而增大。
2. 围岩应力分布规律在高地应力深埋隧道中，围岩应力分布规律是一个复杂而关键的问题。
一方面，围岩受到的应力是非常大的，容易引起围岩的变形和开裂；围岩的应力状态随着深埋深度的增加而发生明显的变化。
在高地应力深埋隧道中，围岩的应力分布表现出明显的非线性特征。
在隧道开挖过程中，由于受到地表负荷和自重负荷的作用，围岩会出现较大的变形和开裂。
了解围岩的应力分布规律对于保证隧道的安全施工至关重要。
三、围岩应力分布规律的数值模拟分析1. 数值模拟方法为了研究高地应力深埋隧道中围岩的应力分布规律，可以采用数值模拟的方法。
数值模拟是一种通过计算机对复杂的物理现象进行模拟和分析的方法，可以辅助工程师研究围岩的应力分布规律和变形规律。
2. 模拟分析结果数值模拟分析还可以得到围岩的变形规律。
在高地应力深埋隧道中，围岩会出现较大的变形，这对隧道工程的设计和施工都带来了较大的挑战。
四、结论与展望高地应力深埋隧道中围岩应力分布规律的数值模拟分析是一项复杂而重要的研究课题。
通过数值模拟分析，可以得到围岩受力状态的详细分布情况，为隧道施工提供重要的参考依据。
数值模拟分析还可以为优化隧道设计和提高隧道施工安全性提供重要的支持。
高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析隧道是地下交通工程的一种重要构筑物，随着城市化的进程和交通发展的需要，隧道工程的施工难度和要求越来越高。
高地应力深埋隧道的施工中，围岩的应力分布规律对隧道的稳定性和安全性有着重要的影响。
对高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律进行数值模拟分析具有重要的理论指导和实际应用意义。
在深埋隧道工程中，围岩的应力分布规律受到地质条件、地下水、地表荷载等因素的综合影响。
高地应力深埋隧道的施工过程中，由于地下深埋、地表荷载、地面活动等因素造成的地应力会对围岩产生较大的变化，对隧道的稳定性产生影响。
通过数值模拟分析围岩应力分布规律，可以为隧道的设计、施工和监测提供科学依据，以保障隧道的安全性和稳定性。
数值模拟需要获取地质和围岩的力学参数，包括地层的岩石类型、架构、岩性、岩石强度、弹性模量、泊松比等参数。
需要对隧道工程中的地下水、地表荷载和地面活动等影响因素进行分析，确定其对围岩应力分布的影响程度。
然后，建立数值模拟的数学模型，包括模型的几何形状、边界条件和加载条件等。
通过数值模拟软件进行数值计算和分析，得到围岩应力分布规律的数值模拟结果。
在数值模拟中，需要考虑隧道施工过程中的开挖、支护、衬砌和地表荷载等因素对围岩应力的影响。
在隧道开挖过程中，围岩受到采空和释放应力的影响，导致应力分布的变化。
在支护和衬砌过程中，由于围岩和支护结构之间的相互作用，围岩应力也会发生变化。
地表荷载通过地下水、围岩和地表土层的相互作用，也会影响围岩的应力分布。
在实际工程应用中，隧道施工中围岩应力分布的数值模拟分析需要结合现场勘察、试验、监测和经验等多种手段，进行综合分析和评价。
通过与实际工程的比对和验证，不断改进和完善数值模拟方法和技术，提高数值模拟结果的准确性和可靠性。
还需要针对不同地质条件、设计要求和施工工艺，开展针对性的数值模拟研究和应用。
通过不断深化理论研究和加强实践探索，提高隧道工程施工中围岩应力分布规律的数值模拟分析水平，为隧道工程的安全性和稳定性提供更加可靠的保障。
高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析【摘要】本文针对高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律进行了数值模拟分析。
在分析了研究背景、研究目的和研究意义。
在首先概述了高地应力深埋隧道施工工程，然后对围岩应力分布规律进行了深入分析，介绍了数值模拟方法，并对模拟结果进行了分析，最后给出了工程施工建议。
在总结了研究成果，展望了进一步研究方向，并提出了工程应用建议。
通过本文的研究，可以为高地应力深埋隧道施工提供重要参考，同时也为相关领域的研究提供了有益的启示。
【关键词】高地应力、深埋隧道、围岩、应力分布、数值模拟、施工工程、建议、研究成果、展望、应用建议1. 引言1.1 研究背景高地应力深埋隧道施工是一项复杂而关键的工程，围岩应力分布规律对于工程施工的安全性和效率起着至关重要的作用。
隧道深埋施工过程中，围岩应力会受到地表荷载、岩土体重力以及地表和深层岩土的变形引起的各种应力影响，从而产生复杂的应力分布规律。
了解和分析围岩应力的分布规律，对于准确评估隧道施工中的安全风险，合理设计支护措施，提高工程施工效率具有重要意义。
目前国内外对于高地应力深埋隧道围岩应力分布规律的研究还比较有限，尤其是在数值模拟方面缺乏详细的分析。
本研究旨在通过数值模拟分析，深入探讨高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力的分布规律，为工程施工提供科学依据和技术支撑。
通过对围岩应力分布规律的研究，可以为隧道施工过程中应力变化的监测与预测提供参考，同时为未来隧道工程设计和施工提供重要的理论指导。
1.2 研究目的本文旨在通过数值模拟分析，探讨高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律。
具体研究目的如下：1. 分析高地应力深埋隧道施工工程的特点和挑战，深入了解围岩受力情况，为施工方案的制定提供依据。
2. 研究围岩应力分布规律，揭示围岩在高地应力环境下的变化规律，为工程施工过程中的围岩支护设计提供理论支持。
3. 利用数值模拟方法，对围岩应力分布进行模拟，分析不同参数条件下围岩的受力情况，为施工现场提供可靠的预测和指导。
围岩稳定性论文：高地应力公路隧道施工围岩稳定性研究【中文摘要】基于围岩稳定性理论，详细分析了影响高地应力区公路隧道围岩稳定性的因素，进而对高地应力区公路隧道围岩稳定性主要影响因素进行量化分析，并针对高地应力隧道施工引起围岩应力集中与变形过大问题采取合理的卸压支护措施进行数值模拟研究，为高地应力区公路隧道设计与施工提供科学的理论依据。
本文研究的主要成果如下：1.从高地应力定义、单元类型、网格划分、边界条件、围岩破坏模式、模型参数等方面入手，建立高地应力公路隧道数值模型，对数值模型进行验证，并提出本文计算流程。
2.依据围岩稳定性理论，通过数值模拟方法，针对围岩的强度、隧道埋深、跨度、侧压力系数、断面形式、高跨比等因素在高地应力隧道施工过程中对围岩稳定性影响有所不同，建立数值分析模型，对围岩稳定性的影响因素进行了分析。
得出围岩强度、埋深、跨度是影响高地应力隧道围岩应力与变形的主要因素，同时侧向压力系数、高跨比对高地应力隧道围岩应力与变形也具有一定的影响，断面形式的变化对围岩应力与变形影响较小。
3.通过数值模拟，对高地应力公路隧道施工影响围岩稳定性的主要因素进行量化分析，得到了围岩应力与变形的影响规律及量化公式，并用数值模拟结果对量化公式进行比较，分析可以应用于高地应力隧道施工估算最大围岩应力与变形。
4.针对隧道施工后围岩应力集中与变形过大，采取卸压槽法、钻孔卸压法、衬砌选择、锚杆布置等卸压支护措施。
通过数值模拟分析，效果明显，为实际高地应力隧道工程设计与施工提供科学的理论依据。
【英文摘要】Based on the theory of the stability of surrounding rock, the paper had analyzeddetailedly the factors of influencing high ground stress surrounding rock’s stabilityand then had a quantitative analysis in allusion to Several larger factors of influencinghigh ground stress surrounding rock’s stability and took reasonable dischargingpressure support measures according to the problems of high ground stressconcentration and large deformation in surrounding rock tunnel construction, thatprovided certain theoretical basis for high geostress tunnel construction. This paperstudies the main work was as follows:1. From the high geostress definition, types, grid partition, unit boundary conditions,wall rock failure mode, model parameter and teaching,a high geostress highwaytunnel numerical model was established , the numerical model was validated, and itput forward the calculation procedure in this paper.2.According to the stability of surrounding rock of theory and through numericalsimulation method ,it set up a large amount of numerical model to analyze affect ofsurrounding rock stress anddeformation in the process of tunnel excavation and itcontrasted that the influence weights of various factors on account of parameters ofsurrounding rock, tunnel buried depth, tunnel hole diameter and the lateral pressurecoefficient, tunnel profile form as well as depth-span ratio six factors change in theprocess of the surrounding rock tunnel construction to lead to the deformation andstress of the surrounding rock were different forms. It draw that the strength of surrounding rock, buried depth, span were the main factor on high ground stresssurrounding rock stress and deformation and lateral pressure coefficient, high crossthan also had a certain effect for high geostress surrounding rock stress anddeformation, the form changes of the section of surrounding rock was smallinfluence on stress and deformation.3.Through numerical simulation, it quantitatively analysis the main factors of theinfluence on the stability of surrounding rock In the high geostress highway tunnelconstruction process.It obtained quantitative formula and the influence law of thesurrounding rock stress and deformation, and numerical simulation results of thequantized formulas for comparison and analysis could be applied to highgeostresstunnel construction surrounding rock stress and deformation of the largest estimate.4. For tunnel construction surrounding rock stress concentration and deformation aftertoo large, took discharging pressure trough method, borehole discharge pressure,lining selection, such as anchor arrangement discharging pressure supportmeasures.through numerical simulation, the effect was obvious, it provide thescientific theory for actual high geostress tunnel engineering design and construction.【关键词】围岩稳定性高地应力变形因素规律卸压支护【英文关键词】the stability of surrounding rock High geostress Deformation Factors The rule Discharging pressure support【目录】高地应力公路隧道施工围岩稳定性研究摘要5-6ABSTRACT6-7第一章绪论10-19 1.1 课题研究的目的和意义10 1.2 国内外研究现状10-15 1.2.1 围岩稳定性发展现状10-13 1.2.2 高地应力隧道卸压支护措施研究现状13-15 1.3 研究的主要内容15-16 1.4 研究方法与技术路线16-17 1.4.1 研究方法16-17 1.4.2 技术路线17 1.5 研究的重点和难点17-19第二章高地应力公路隧道数值模型建立19-28 2.1 高地应力的定义19-20 2.2 单元类型、网格划分及边界条件20-21 2.2.1 单元类型的选取20-21 2.2.2 模型维度和网格的选取21 2.2.3 边界条件21 2.3 围岩破坏模式选取21-23 2.4 模型验证参数选取23 2.5 模型验证23-26 2.6 计算流程26-27 2.7 本章小结27-28第三章高地应力公路隧道施工围岩稳定性量化分析28-55 3.1 引言28 3.2 影响围岩稳定性因素分析28-40 3.2.1 围岩强度28-33 3.2.2 隧道埋深33-34 3.2.3 隧道跨度34-35 3.2.4 侧向压力系数35-36 3.2.5 隧道断面形式36-38 3.2.6 高跨比38-40 3.3 围岩稳定性量化分析40-53 3.3.1 数值方案设计40-43 3.3.2 隧道埋深 H 影响量化分析43-44 3.3.3 隧道跨度 D 影响量化分析44-47 3.3.4 围岩强度影响量化分析47-49 3.3.5 侧向压力系数影响量化分析49-52 3.3.6 高跨比影响量化分析52-53 3.4 本章小结53-55第四章高地应力公路隧道卸压支护措施的数值分析55-89 4.1 引言55-56 4.2 卸压支护方案设计56-57 4.2.1 卸压支护措施选取56 4.2.2 围岩参数与地层条件选取56-57 4.3 卸压数值模拟57-80 4.3.1 卸压措施57-58 4.3.2 卸压槽法数值模拟58-74 4.3.3 钻孔卸压法数值模拟74-80 4.4 支护数值模拟80-87 4.4.1 支护措施选取80-81 4.4.2 支护模拟81-87 4.5 本章小结87-89结论与展望89-91结论89-90展望90-91参考文献91-95致谢95-96附录96。
高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析隧道工程建设中，软岩地层是常见的地质条件之一。
其中，高地应力软岩隧道对围岩压力和支护结构设计提出了更高的要求。
因此，研究高地应力软岩隧道围岩压力和围岩与支护结构相互作用机理具有重要意义。
一、高地应力软岩隧道围岩压力研究高地应力软岩隧道围岩压力主要与围岩的地质背景、地应力特征相关。
软岩的应力特点是在地质演化过程中长期受到地壳运动的作用，形成了较高的地应力。
软岩隧道开挖过程中，地应力释放导致围岩应力分布发生变化。
因此，研究高地应力软岩隧道围岩压力变化规律有助于合理控制围岩变形和支护结构设计。
针对高地应力软岩隧道的围岩压力研究，目前主要采用数值模拟、现场监测和物理模型试验等方法。
数值模拟采用有限元方法，模拟软岩隧道开挖过程中围岩应力变化规律。
现场监测通过安装应力计、位移计等进行实时监测，获取隧道施工前后围岩的应力变化数据。
物理模型试验则通过建立软岩隧道模型，模拟实际隧道施工条件下的应力分布情况。
研究结果表明，高地应力软岩隧道围岩压力受到地应力的控制，压力分布规律主要表现为：1）开挖正面附近围岩应力较为集中，呈现出一个高压区，超过了软岩的强度，容易形成开挖面破坏；2）隧道两侧围岩应力较小，随着开挖面的扩大，围岩应力逐渐下降；3）隧道顶部应力较大，但不如开挖正面附近的围岩应力集中。
此外，高地应力软岩隧道围岩压力还受到隧道几何形状和地层变形特征等因素的影响。
二、围岩与支护结构相互作用机理分析高地应力软岩隧道的支护结构设计需要考虑围岩与支护结构之间的相互作用。
围岩与支护结构的相互作用机理主要包括：围岩的初始应力分布、围岩的变形特性、支护结构的刚度和应变分布等。
首先，围岩的初始应力分布对支护结构的影响较大。
高地应力软岩隧道的围岩初始应力较大，存在一定的势能。
支护结构的施工过程中，会产生一定的位移，进而改变围岩的应力分布。
高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析隧道工程是现代城市建设中不可或缺的重要部分，隧道施工过程中，高地应力深埋隧道的围岩应力分布规律对隧道的稳定性和安全性具有重要的影响。
为了更好地了解高地应力深埋隧道围岩的应力分布规律，本文对其进行了数值模拟分析。
一、背景介绍隧道施工是一项复杂的工程，隧道工程在山区的施工中，常常需要面对高地应力和深埋等困难条件。
高地应力指的是地下岩层深埋时所受的应力，通常会对隧道施工和隧道使用阶段产生重要的影响。
了解高地应力深埋隧道围岩的应力分布规律对隧道的设计与施工至关重要。
二、数值模拟分析在本文的模拟分析中，我们选取了某高地应力深埋隧道的典型截面进行研究。
我们采集了该隧道的地质勘探数据，包括围岩岩性、围岩主要参数等。
然后，我们建立了隧道施工过程中的三维有限元模型，考虑了地表载荷和隧道围岩的不均匀性等因素。
接下来，我们采用数值模拟方法对隧道围岩在不同深埋条件下的应力分布规律进行了分析。
通过模拟计算隧道施工过程中的围岩受力情况，我们得出了围岩的应力分布规律，并结合地质勘探数据对比分析了模拟结果的合理性。
三、结果分析经过数值模拟分析，我们得出了高地应力深埋隧道围岩应力分布规律的数值模拟结果。
我们发现，在隧道施工过程中，围岩应力随深埋深度的增加而增大，并且存在一定的应力集中区域。
地表载荷和隧道开挖对围岩应力分布也具有重要影响。
结合地质勘探资料我们发现，数值模拟结果与实际情况相符，证明了数值模拟方法在研究高地应力深埋隧道围岩应力分布规律中的可行性和有效性。
四、结论和展望通过本文的数值模拟分析，我们深入了解了高地应力深埋隧道围岩的应力分布规律。
我们的研究结果为相关工程实践提供了重要的参考和指导，有助于优化隧道设计、施工和运营。
在未来的研究中，我们将继续深入探讨高地应力深埋隧道围岩的应力分布规律，结合更多的隧道工程案例进行验证，进一步完善数值模拟方法，为隧道工程的安全和稳定提供更加可靠的技术支持。
