层状地层中矩形隧洞围岩应力及位移

为从理论上探析层状地层中隧洞围岩应力和位移求解问题,基于Покровский当层法理论,将层状地层转化为均质地层,再利用复变函数将坐标平面z上均质地层中矩形隧洞映射为复平面ζ的单位圆。首先,针对浅埋隧洞,阐述计算其应力及位移的方法;其次,针对深埋隧洞,通过求解解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),得出层状地层中深埋矩形隧洞围岩应力,进而获得围岩应变和位移;最后,针对某具体矩形隧洞,借助MATLAB软件求解其解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),研究围岩侧压力系数、边界力和隧洞高宽比等对隧洞围岩应力的影响。     

深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律研究

为探究深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律,基于复变函数理论的保角变换方法,将平面z上深埋矩形巷道轮廓转换为ζ平面上的单位圆,然后通过Matlab软件求解2个解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),求出了围岩压力计算公式。建立矩形巷道的数值模型,通过将巷道围岩应力数值模拟结果与理论计算结果进行对比,验证了理论计算公式的准确性。在此基础上,根据围岩压力拱的定义,求出矩形巷道压力拱范围,同时研究了侧压力系数、矩形巷道高宽比以及边界力对围岩压力拱的影响。结果表明:当侧压力系数λ由小到大取值0.15,0.30,0.5,1时,其围岩压力拱厚度由小变大;当巷道高宽比a/b由大到小取值6/4,6/6,6/8时,其围岩压力拱厚度由小变大;当竖向应力分别取67.5,135.0072,270.0144kPa时,若围岩未进入塑性,则边界力的取值对巷道压力拱无影响。     

软岩隧道大变形预测模型及支护措施

针对软岩隧道拱顶、拱肩、拱腰等部位的大变形,基于灰色理论对其进行预测,结合锚杆支护,在最大预测值(S_(max))处设计支护,并通过数值模拟分析不同锚杆、间距(d)、长度(L)对围岩最大位移(ν_(max))、最大应力(σ_(max))的控制效果。研究发现:灰色模型预测精度较高,预测最佳时长为一周,最大误差仅为3.01%;随着间距的缩小,树脂锚杆支护较砂浆锚杆支护而言,ν_(max)、σ_(max)分别降低70.69%、58.81%,支护效果显著;随着长度的增加,对围岩变形的约束效果,树脂锚杆较砂浆锚杆更明显,ν_(max)、σ_(max)分别降低57.89%、40.23%;当4.0 mL6.0 m, 0.5 md1.0 m时,宜采用树脂锚杆支护,其他范围砂浆锚杆支护或树脂锚杆支护控制围岩变形的显著性差异较小。