滬昆高鐵大獨山隧道巖溶化巖體力學性質及應用研究.pdf

1、巖溶化巖體是一種非均質、非連續(xù)、各向異性的力學介質，其力學性質不僅受巖層組合和層面所控制，還因巖溶化程度的不同、溶洞形態(tài)、位置的差異而有很大差異。為了準確的反映巖層的變形和強度等力學性質，以及其與溶洞尺寸、位置及形態(tài)的關系和規(guī)律，本文以滬昆高鐵貴州段大獨山隧道工程現(xiàn)場巖體為研究對象，結合室內巖石試驗、現(xiàn)場承壓板變形試驗、現(xiàn)場直剪試驗及數值模擬試驗方法綜合研究巖溶化巖體的力學特性。主要研究內容以及取得的成果如下:
　　1)研究了大獨

2、山隧道的實際情況，通過工程地質資料的分析及現(xiàn)場地質調查，對巖溶發(fā)育基本條件、隧道巖溶發(fā)育控制因素以及大獨山隧道巖溶發(fā)育特征進行了分析。
　　2)通過對大獨山隧道鉆孔揭露溶洞進行統(tǒng)計分析，結合對隧道工程洞身穿越的可溶巖地段的潛在災害點、巖溶管道系統(tǒng)脈絡及其分布位置、大型巖溶儲水構造的發(fā)育規(guī)模、深度及隧址區(qū)地下水系統(tǒng)的補、徑、排系統(tǒng)等分析和了解，以及隧道設計及隧道位置特點，對隧道工程進行巖溶發(fā)育程度區(qū)劃。
　　3)通過室內試驗，

3、得到巖溶化巖石基本力學參數;通過現(xiàn)場承壓板試驗，得到巖溶化巖體P～W關系曲線，根據曲線特征判斷巖溶化巖體的變形特性，并計算出不同巖溶發(fā)育程度巖體的變形模量與彈性模量，通過鉆孔形成的孔洞來探究巖溶化巖體巖溶率的變化對試驗結果的影響，通過試驗結果可知試驗點巖體較彈-塑性介質，殘余變形較大，隨著巖溶化巖體巖溶率的提高，巖體的變形模量及彈性模量均有所下降;通過現(xiàn)場巖體直剪試驗，得到不同巖溶發(fā)育程度下巖體的抗剪強度指標。
　　4)在現(xiàn)場試驗

4、的基礎上，應用FLAC3D軟件，進行了針對承壓板變形試驗、巖體直剪試驗的數值模擬，得到了巖溶化巖體宏觀上的變形參數、強度參數及其與巖溶率的相關關系，并通過巖體真實破裂分析的RFPA2D軟件進行單向加載條件下巖溶化巖體力學性質的探究，模擬了不同形態(tài)、不同位置的溶洞及不同巖溶化程度條件下的巖體內部的應力分布以及變形、破壞現(xiàn)象的差異，從宏觀上及微觀上對巖溶化巖體的力學性質進行了研究，并將其應用于大獨山隧道巖體力學特性研究，得到大獨山隧道巖溶化