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圆形洞室围岩破坏模式模型试验研究
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:U45[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京100044, [2]南洋理工大学土木与环境工程学院,新加坡639798
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732100); 铁道部科技研究开发计划重大项目(2009G005)
中文摘要:

为系统研究连续介质条件下隧道围岩的破坏模式和规律,采用模型试验,针对黏性材料和砂性材料2种典型地质材料进行研究。黏性材料由重晶石、石英砂和凡士林按一定配比组成,砂性材料考虑单一石英砂材料和石英砂与重晶石混合2种形式。利用压力盒、位移计、非接触监测系统等监测隧道开挖、加载过程中围岩应力和变形情况。对黏性材料而言,在逐级加载过程中表现出先洞室两侧剪切滑移,后拱顶塌落的二次破坏模式,通过位移和应力的监测可知,随着外部荷载的增大,洞室上方塑性区范围增加,而进入塑性状态后,围岩变形速率加快。对砂性材料而言,单一石英砂材料在开挖后围岩不具有自稳能力;而采用石英砂和重晶石混合后的材料,由于颗粒级配较好,材料具有一定的自锁能力,洞室开挖后可以保持稳定,随着逐级加载,洞室顶部首先出现二次抛物线型塌落拱,然后拱脚位置向洞室两侧移动,当其发展到水平中轴线处达到稳定,此时塌落拱滑裂面与普氏拱理论类似。模型试验揭示连续介质条件下隧道围岩的破坏模式,对隧道支护参数的确定具有重要意义。

英文摘要:

For studying the deformation and failure modes of tunnel surrounding rock systematically under different continuum media,model tests have been performed on artificial cohesive material and artificial sandy materials.Barite powder,quartz sand and vaseline are the key ingredients of the cohesive similar material.Two types of sandy material made of quartz,and quartz+barite powder are tested respectively.Pressure cell,displacement gauge and non-contact precision measurement are used to monitor the surrounding rock response after excavation,the stress and deformation of the surrounding rock induced by tunnelling and further loading.For cohesive material in the process of step loading,failure first occurs on both sides of the tunnel and then at tunnel crown.According to the displacement and stress monitoring results,in response to the increase in load,the size of plastic zone increases as well.It also reveals that once the plastic zone develops,the rate of deformation in the tunnel surrounding rock will increase.Tunnel excavation in the sandy quartz material does not possess self-stability.However,for sandy material made of quartz and barite,the tunnel remains stable after excavation.For this mixture material,with the increase in applied pressure,failure arch first appears at the tunnel crown which follows the shape of a parabola curve.The arch foot then moves towards the sides of the tunnel.Stability is achieved when it reaches the central axis of the tunnel;at this point,the collapse arch sliding surface is similar to the Platts theory.This series of model tests,which allow the observation of the deformation failure modes for tunnel under different continuum media,provide significant information for the determination of tunnel supporting parameters.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823