高地应力软岩隧道荷载机制

陈志敏，男，(1979—)，河北临城人。1998年9月-2002年7月兰州铁道学院铁道工程专业获工学学士学位；2002年9月-2005年6月兰州交通大学桥梁与隧道工程专业获工学硕士学位；2007年9月-2012年6月兰州交通大学岩土工程专业获工学博士学位；2002年7月-2006年12月兰州交通大学土木工程学院助教；2007年1月-2012年12月兰州交通大学土木工程学院讲师；2013年1月-兰州交通大学土木工程学院副教授；2009年获“青年教师教学奖”荣誉称号；2010年9月-2012年7月任甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室（依托兰州交通大学）岩土与地下工程试验中心主任；2012年7月-至今任兰州交通大学土木工程学院科研与平台建设办公室主任。教学与科研工作中，注重理论联系实际。2009年获“青年教师教学奖”荣誉称号。主持和参与多项省、部级科研课题，其中获得甘肃省建设科技进步一等奖一项和甘肃省高校科技进步二等奖一项，并取得一项实用新型专利。近些年来先后在学术期刊上第一作者发表论文10余篇，EI收录4篇，ISTP收录1篇。

第1章绪论

1.1地应力概述

1.1.1地应力的概念

1.1.2高地应力

1.2软岩及软岩隧道

1.2.1软弱围岩的含义及力学特性

1.2.2软弱围岩隧道

1.3高地应力软岩荷载问题的研究现状

1.3.1高地应力软岩荷载问题国外研究现状

1.3.2高地应力软岩荷载问题国内研究进展

1.4高地应力软岩隧道的荷载机制

1.4.1基于原岩应力和开挖位移的高地应力软岩隧道围岩压力研究

1.4.2基于开挖应力释放率模型的高地应力软岩隧道衬砌压力研究

第2章地应力的分布规律

2.1地应力的影响因素分析

2.1.1地应力成因

2.1.2地应力的主要影响因素

2.2全球地应力区域构造分析

2.3中国应力场分析

2.3.1中国实测地应力分析

2.3.2中国不同岩性地应力分析

2.4青藏地区地应力分析

2.4.1青藏地区地应力成因

2.4.2青藏地区地应力分布

2.4.3青藏地区三大岩性地应力分布规律

2.4.4综合分析

第3章隧道区域地应力实测与应力拓展

3.1国内外研究现状

3.1.1国外研究现状

3.1.2国内研究现状

3.2地应力测量方法

3.2.1应力解除法之空腔包体应变计法

3.2.2孔底应力解除法

3.2.3水压致裂法

3.2.4声发射法

3.2.5应力恢复法

3.3软岩隧道的地应力测量

3.3.1天池坪隧道高地应力现场测试与分析

3.3.2两水隧道地应力测试结果分析

3.4宏观地应力场拓展分析

3.4.1BP神经网络改进与地应力场拓展

3.4.2地应力场拓展分析

第4章软弱围岩隧道

4.1软岩隧道的现状

4.2软岩隧道的特征分析

4.3软岩隧道变形演化机制

4.4软岩隧道变形原因

4.5高地应力软岩隧道围岩压力和围岩与支护结构相互作用

4.6高地应力软岩隧道围岩压力研究中的主要理论问题

第5章高地应力软岩隧道的荷载机制

5.1基于原岩应力和开挖位移的高地应力软岩隧道围岩压力的研究

5.1.1围岩软化“直曲直”模型

5.1.2软化模量的概念及其物理意义

5.1.3岩体应变模型

5.1.4基于岩体软化“直曲直”模型的卡斯特耐尔扩展公式推导

5.1.5弹性区围岩应力分布的理论解

5.1.6塑性软化区卡斯特耐尔扩展公式推导

5.1.7塑性流动区卡斯特耐尔扩展公式推导

5.1.8卡斯特耐尔扩展公式广泛性分析

5.1.9卡斯特耐尔扩展公式与经典卡斯特耐尔公式对比分析

5.2卡斯特耐尔扩展公式实例分析与工程应用

5.2.1卡斯特耐尔扩展公式应用探讨

5.2.2经典实例分析

5.2.3木寨岭隧道高地应力Ⅴ级软岩段应用

5.3基于开挖应力释放率模型的高地应力软岩隧道衬砌压力研究

5.3.1基于净空收敛曲线三阶段划分的高地应力软岩隧道衬砌压力研究

5.3.2基于净空收敛曲线拟合的高地应力软岩隧道衬砌压力研究

5.4高地应力软弱围岩条件下支护结构与围岩相互作用三维数值分析

5.4.1关角隧道基于等效连续介质模型的三维数值分析

5.4.2基于围岩参数全过程变化的木寨岭隧道Ⅴ级软岩段

三维数值分析

参考文献2100433B

本书以高地应力软弱围岩条件下的关角隧道、木寨岭隧道等工程为背景，系统研究了我国地应力及青藏地区的地应力分布规律。在此基础上，通过地应力现场实测、理论研究与数值分析，对高地应力软岩隧道围岩压力和围岩与支护结构相互作用机理进行了研究与应用。本书主要内容包括地应力与高地应力概述、软岩以及软岩隧道力学特性、中国特别是青藏地区不同岩性地应力的分布规律、隧道区域地应力实测与应力拓展、基于岩体软化“直-曲-直”模型的卡斯特耐尔扩展公式、基于开挖应力释放率模型的高地应力软岩隧道衬砌压力研究及其数值分析等内容。

本书内容丰富、图文并茂、数据资料翔实，反映了高地应力软岩隧道的荷载机制研究与应用的最新水平。本书适合于从事长大山岭隧道和深埋地下工程的科研、勘察设计与施工人员使用，也可供隧道与地下工程、岩土工程、地质工程等专业的高校师生参考。

本书特别适合学习高地应力软弱围岩隧道及地下工程的有关技术人员使用，也可供从事隧道及地下工程、岩土工程、地质工程等高校和科研院所的科研人员与师生参考。

《高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析》是陈志敏的论文，由导师赵德安指导。

副题名

外文题名

Study of surrounding rock pressure and interaction mechanism between surrounding rock and supporting structure in the weak rock tunnels with high geostress

论文作者

陈志敏著

导师

赵德安指导

学科专业

学位级别

工学博士

学位授予单位

兰州交通大学

学位授予时间

2012

关键词

馆藏号

唯一标识符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.006370214

馆藏目录

\ \

2100433B

《软岩隧道变形特性和施工对策》以我国重大工程——锦屏二级水电站引水隧洞C2标隧道施工中的软岩大变形为背景，结合科研和工程实践，对软岩大变形的发生、发展和控制进行了系统论述。全书共分7章，内容包括：绪论、软岩特性、隧道开挖应力重分布规律、软岩隧道施工力学模拟分析、软岩隧道施工监测技术、软岩隧道施工对策和软岩隧道工程实例。

《软岩隧道变形特性和施工对策》可供从事隧道工程研究设计与施工的人员以及相关专业的师生参考使用。

在回风上山区域范围内存在着应力场，其最大水平主应力为22MPa，方向N75°E，和巷道轴向夹角60°。造成回风上山大部分巷道中心线向东西方向偏移，右帮开裂，收帮、尖顶、倒塌。其巨大水平应力场在巷道掘进前以弹性能储存，掘进后支护体强度远小于水平应力，造成巷道失稳破坏，产生顶板下沉、冒落，底鼓；另一方面，岩层在巷道成型时，应力状态从三维向二维转变，在构造应力作用下，又极易发生破坏而产生非线性弹塑性变形，导致软岩支护体破坏。

总之，回风上山变形破坏是由复合型软岩和构造高应力多种机制共同作用形成的，在一些地方表现为单一机制%在许多地方表现为复合机制 。