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高地应力挤压性断层中隧道施工三维仿真

陈志敏; 赵德安; 余云燕 铁道工程学报 2016年第07期

摘要:研究目的:兰渝铁路木寨岭隧道位于西秦岭中山区,地质条件复杂,其中大战沟斜井穿越f16逆断层,为板岩夹砂岩夹炭质板岩。该位置实测地应力表明,地应力处于极高应力状态且最大水平主应力与斜井基本垂直,实测横向侧压力系数达到3.79。由于岩体软弱破碎、地应力高、横向侧压力系数大等原因导致坑道自稳能力差。本文通过FLAC^3D模拟预测隧道施工引起的变形和受力规律,为隧道施工安全通过高地应力挤压性断层的施工方案确定和现场监测方案制定提供技术支撑。研究结论:(1)横向变形大的原因是横向侧压力系数大、围岩软弱等因素共同作用,其中竖向和横向受载严重不均匀、支护结构处于极端不利受力条件是主要原因;(2)由于初支与围岩的共同作用,支护结构作用发挥明显,加固区围岩明显得到加强,原有应力松弛问题得到缓解,因掌子面未采取支护措施,有纵向拉应力区出现;(3)初始地应力处于高应力状态下,随着变形的发展,支护结构与围岩经过较长时间的相互作用才能使围岩达到最终稳定,围岩应力处于较高的压应力状态;(4)初支在拱顶承受215.00MPa的极大压应力,边墙出现较大拉应力,总体处于较差的受力状态;(5)该研究成果可为高地应力挤压性断层隧道的施工和变形控制方案的制定提供参考。

关键词:高地应力挤压性断层隧道施工三维仿真

单位:兰州交通大学; 兰州730070; 西北民族大学; 兰州730030

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