试论应力高地应力软岩隧道超前应力释放变形制约机理及技术

论文导读：
摘要：高地应力软岩地层进行隧道施工，常发生围岩大变形，严重影响正常施工。采取传统方式支护高应力软岩隧道难以达到理想的效果，探讨有效的围岩变形制约技术已成为当务之急。超前应力释放是一种新兴的围岩支护论述，煤炭部门已提出相关支护技术对部分深埋软岩巷道进行支护。铁路隧道与煤矿巷道相比差别较大，无法直接套用，当前针对铁路隧道并无合适的超前应力释放技术。况且目前超前应力释放技术的作用机理尚不十分明确，使得相关制约论述不成熟，造成超前应力释放技术的运用有一定不确定性。本论文在充分调研国内外探讨近况的基础上，以在建的兰渝铁路木寨岭和毛羽山隧道为依托工程，综合运用论述浅析、数值仿真、现场试验和数理统计等手段，针对上面陈述的有着的不足进行了以下探讨：（1）采取正交试验设计结合有限元的策略，对高地应力软岩隧道变形影响因素进行探讨，浅析各因素对围岩变形影响的敏感性，通过调查兰渝铁路木寨岭隧道7号斜井变形理由，进一步确定各因素影响变形的主次联系，并根据探讨结果，明确采取超前应力释放技术制约变形的必要性。（2）建立隧道底鼓的力学模型，通过对模型的浅析，明确了超前应力释放技术制约围岩变形的可行性，同时揭示了超前应力释放技术是以增大围岩塑性为代价减少围岩的变形。考虑超前应力释放实施历程中塑性区增大造成的围岩弱化，基于应变软化论述，推导了塑性区与支护变形压力的联系，依据结果曲线上的拐点，提出了超前应力释放需掌握“度”的原则，为超前应力释放技术的制约提供了论述基础。（3）采取FLAC3D数值计算软件浅析了超前应力释放技术对围岩应力分布及塑性区进展的影响，明确了超前应力释放的作用机理。（4）结合高地应力软岩隧道的的特点，针对铁路隧道实际施工情况，提出三种超前应力释放技术措施——预留空间法、导洞超前法及钻孔法，根据本论文提出的制约原则，对三种超前应力释放技术的关键参数进行优化，提出三种超前应力释放技术的最优设计案例。（5）在兰渝铁路毛羽山隧道进行导洞超前法及预留空间法两种超前应力释放技术的现场试验，浅析围岩变形和支护受力情况。结果表明，合理的超前应力释放技术可有效减小围岩变形，保证支护系统稳定。本论文有图76幅，表29个，参考文献137篇。关键词：高地应力论文软岩论文变形制约论文超前应力释放论文变形影响因素论文数值计算论文应变软化论文案例优化论文
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ABSTRACT5-7
目录7-10
第1章 绪论10-30

1.1 探讨背景10-12

1.2 探讨作用12

1.3 高地应力软岩隧道大变形探讨综述12-22

1.3.1 高地应力软岩隧道工程实例12-15

1.3.2 高地应力软岩大变形探讨15-20

1.3.3 高地应力软岩隧道围岩变形影响因素探讨20-22

1.4 高地应力软岩隧道支护探讨综述22-25

1.4.1 高地应力软岩隧道支护论述探讨近况22-23

1.4.2 高地应力软岩隧道支护技术探讨近况23-24

1.4.3 超前应力释放技术探讨近况24-25

1.5 有着的不足和主要探讨内容25-26

1.6 探讨技术路线26-27

1.7 革新点27-30

第2章 高地应力软岩隧道围岩变形影响因素探讨30-50

2.1 高地应力软岩围岩变形影响因素浅析30-34

2.

1.1 地质因素30-33

2.

1.2 工程因素33-34

2.2 基于正交设计的围岩变形影响因素显著性探讨34-42

2.1 正交试验设计概述34-35

2.2 模型建立与参数选取35-37

2.3 正交试验结果37-39

2.4 极差浅析39-40

2.5 方差浅析40-42

2.3 基于实例浅析的高地应力软岩隧道变形影响因素探讨42-47

2.3.1 工程概况42-44

2.3.2 变形情况统计44

2.3.3 围岩变形影响因素显著性浅析44-47

2.4 超前应力释放技术的提出47

2.5 本章小结47-50

第3章 超前应力释放论述探讨50-62

3.1 超前应力释放机理概述50-51

3.2 超前应力释放技术制约隧道底鼓的力学机制51-55

3.

2.1 力学模型51-54

3.

2.2 结果浅析54-55

3.论文导读：4.5本章小结83-84第5章超前应力释放技术的现场试验84-1105.1导洞超前应力释放试验84-935.1.1工程概况84-875.1.2施工情况87-885.1.3导洞变形浅析88-905.1.4正洞变形浅析90-935.1.5正洞大变形理由浅析935.2预留空间超前应力释放技术现场试验93-1075.

2.1工程概况93-955.2预留空间法施工情况95-965.3预留空间法

3 应变软化条件下塑性圈与支护变形压力的联系55-60

3.1 力学模型55-58

3.2 结果浅析58-60

3.4 超前应力释放技术对能量分布的调整60-61

3.5 本章小结61-62

第4章 超前应力释放技术案例探讨62-84

4.1 预留空间超前应力释放技术案例探讨63-67

4.

1.1 预留空间超前应力释放技术介绍63-64

4.

1.2 预留空间超前应力释放技术案例设计64

4.

1.3 预留空间超前应力释放技术案例优化64-67

4.2 超前应力释放技术的数值计算67-72
4.

2.1 超前应力释放对应力峰值转移的影响68-71

4.

2.2 超前应力释放对围岩塑性区的影响71-72

4.3 导洞超前应力释放技术案例探讨72-80
4.

3.1 导洞超前应力释放技术案例设计72

4.

3.2 导洞超前应力释放技术案例优化72-80

4.4 钻孔超前应力释放技术案例探讨80-83

4.1 钻孔超前应力释放技术案例设计80-81

4.2 钻孔超前应力释放技术案例优化81-83

4.5 本章小结83-84

第5章 超前应力释放技术的现场试验84-110

5.1 导洞超前应力释放试验84-93

5.

1.1 工程概况84-87

5.

1.2 施工情况87-88

5.

1.3 导洞变形浅析88-90

5.

1.4 正洞变形浅析90-93

5.

1.5 正洞大变形理由浅析93

5.2 预留空间超前应力释放技术现场试验93-107
5.

2.1 工程概况93-95

5.

2.2 预留空间法施工情况95-96

5.

2.3 预留空间法围岩变形浅析96-100

5.

2.4 三种施工方式初期支护变形比较100-102

5.

2.5 支护系统内力浅析102-107

5.3 本章小结107-110
第6章 结论与展望110-114

6.1 主要结论110-112

6.2 探讨展望112-114

附录 最大移位监测程序114-116
致谢116-117
作者简历 在读期间发表论文及科研成果117-118
参考文献118-126
摘要126-130
Abstract130-133