论文部分内容阅读
在工程地质条件复杂的区域开挖隧道必然扰动或破坏原先处于相对平衡状态的地应力场，从而在一定范围内引起地应力重新分布，导致岩体发生某种程度的变形，直接影响到隧道围岩的稳定，同时关系到隧道的施工和日后的安全运营。为正确评价隧道围岩的稳定性和安全性，除了对隧道围岩的稳定性进行必要的地质分析外，对隧道进行监测并应用数值模拟方法进行评价，是最有效的方法之一。论文围绕昆明白泥井3号隧道围岩稳定性分析，在监测数据的基础上开展了FLAC<3D>在围岩稳定性评价中的应用研究，取得了如下成果：
1．从隧道围岩的基本概念出发，论述了隧道围岩失稳破坏的机理，介绍当前隧道工程中易发的地质灾害。介绍和比较了几种常用的数值分析方法及其优缺点，确立了FLAC<3D>作为论文的模拟软件。
2．系统阐述了三维快速拉格朗日法的基本原理，介绍了基于三维快速拉格朗日法原理的FLAC<3D>如程序的本构模型、计算法则和适用范围，重点介绍了其中的弹塑性模型和热一粘弹性模型。
3．介绍了基于BOTDR的光纤应变监测的基本原理和监测系统的设计方案。应用FLAC<3D>如程序中的弹塑性模型对白泥井3号隧道围岩进行了数值模拟，通过对计算结果的分析，确定了隧道中易发生变形和剪切错动的关键位置。在此基础上，设计了隧道分布式光纤监测方案。
4．应用FLAC<3D>的热－粘弹性模型，对温度效应下隧道围岩的蠕变变形进行了模拟分析。根据隧道的实际监测结果，对隧道衬砌的计算参数进行了反馈分析，优化了数值计算模型。
5．应用FLAC<3D>如对昆明白泥井3号隧道围岩五年后的应力应变作进一步的模拟分析，计算结果表明五年后隧道围岩的底板向上会发生2.85mm底鼓，隧道右侧拱向隧道内侧会发生最大值为3.15mm的变形：在剪应力集中区，右侧拱的剪应力为0.55MPa，左侧拱的剪应力最大值为－1.83MPa；左侧拱脚的剪应力为0.46MPa，右侧拱脚剪应力为－1.53MPa。系统的非平衡力在五年内通过隧道自身应力、应变和能量的调整，最后趋渐于零，即在隧道支护后围岩整体上能通过自身调整达到稳定状态。