【摘 要】
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长大公路隧道施工穿越断层破碎带时容易出现围岩失稳、坍塌等灾害,严重影响施工安全和进度。隧道在施工过程中,断层破碎带层间滑移会给隧道围岩稳定性控制带来难度,因此,加强对隧道围岩稳定性分析及现场监测显得尤为关键。本文以芜黄高速公路雾岭头隧道为工程背景,采用室内试验、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,对断层破碎带公路隧道围岩变形规律和受力特征进行研究,其主要研究内容和成果如下:（1）对雾岭头隧道断层破
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长大公路隧道施工穿越断层破碎带时容易出现围岩失稳、坍塌等灾害,严重影响施工安全和进度。隧道在施工过程中,断层破碎带层间滑移会给隧道围岩稳定性控制带来难度,因此,加强对隧道围岩稳定性分析及现场监测显得尤为关键。本文以芜黄高速公路雾岭头隧道为工程背景,采用室内试验、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,对断层破碎带公路隧道围岩变形规律和受力特征进行研究,其主要研究内容和成果如下:（1）对雾岭头隧道断层破碎带岩体进行了单轴抗压室内试验,结果表明,断层破碎带三个位置处岩体的单轴压缩强度分别为82.32MPa、16.23MPa和115.94MPa;极限应变分别为0.0113、0.0338和0.0105;弹性模量分别为3.55GPa、0.70GPa和5.00GPa;泊松比分别为0.24、0.29和0.22。（2）采用Midas/GTS有限元软件,建立了考虑95°倾角断层的公路隧道三维有限元模型,对隧道穿越断层破碎带时围岩松动圈、拱顶沉降和周边收敛位移的变化规律进行了数值模拟研究,结果表明,断层围岩整体性较差,隧道开挖产生较大变形,及时支护后,围岩变形发展明显受到限制。（3）分别采用分布式光纤传感技术和高密度电阻率法,对雾岭头隧道围岩松动圈进行了现场实测,结果表明,两种方式实测值近似相等,ZK43+720段围岩松动圈界限为3.86米左右。数值模拟与现场实测围岩松动圈误差为0.3m,拱顶沉降误差为1.33mm,周边收敛误差为0.11mm,验证了数值模拟方法的正确性。（4）基于已建立的数值模拟方法,分析了3种循环进尺（1m、1.5m、2m）、3种台阶长度（5m、10m、15m）、9种断层倾角（30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°）、4种断层破碎带宽度（5m、10m、15m、20m）条件下围岩受力和变形规律,结果表明,隧道开挖循环进尺为1.5m、台阶长度为10m、断层破碎带厚度为5m、迎面倾角为30°的施工方式,隧道围岩变形最小,围岩塑性区范围最小,隧道结构的稳定性和安全性最高。研究成果揭示了断层破碎带公路隧道施工期围岩变形规律,可为类似条件下公路隧道的设计和施工提供参考依据。图[213]表[23]参[82]
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