基于遍布节理模型的断层破碎带隧道稳定性研究 - 论文 

?岩土工程与地下工程\基于遍布节理模型的断层破碎带隧道稳定性研究何万平，张志强（西南交通大学交通隧 程教育部重点实验室，四川成都610031）$摘要】因地质条件的复杂性，导致节理、断层、裂隙等弱面较为发育，致使隧道围岩稳定性研究中很 难全面考虑 面对稳定性的影响。文章通过引入遍布节理模型，同时考虑岩块和节理属性，使研究更为符

合岩体状态和工程实际，详细探明了 TBM隧道在穿越不同节理倾角和不同节理间距的断层破碎带时，其围 岩的稳定性及安全性的变化规律，为施工的安全快速进行提供参考&研究表明，断层破碎带中节理倾角越大

或者节理间距越小，对隧道围岩所造成的不良影响越大。$关键词】 断层破碎带；遍布节理模型；围岩稳定性；ABAQUS$中图分类号】U452.2 >7地

$文献标志码】A程中，是否选用TBM以及TBM效率能否发挥与性及

上 ， 算设计6个工况，模拟两种不同倾角程地质、强度、 等

分密切&隧 中 来了极大的困难和挑战，

面发育程度遇到不良地层，给TBM施掘 度 率（1「2）。理的三个节理间 的 况，具 表1所示。其中种节理分为垂 理和斜脚节理，垂 理的节理面与水方向正交，斜 理的节理面与水方向呈45。，节理特

TBM穿越不良地层， 程进度和对

是穿越断层破碎

的

，由于围见图1&1计算工况节理与水平 节理m距工况

方向夹角间编号/

/。变形大、易塌方，会面临一 ，甚至是卡机，会影全造成威胁。因良地层性质有所性的加固

断层破碎带力学参数差异，导致其围 有 &比 软弱；在节理发育良

有围岩中多采用管棚、锚杆等超前

E/GPk0.20.20.20.20.20.2粘聚力/kPa120120120120120120摩擦角

泊松比/=/。353535353535孔洞的 地层，有大碎块的卵石-砾石地层中多采用灌况1况220。与 90。0.40.40.40.40.40.4，根据节理、孔大小和地下水流动的速度 水 、10.5水泥-水玻璃浆或 等;在可性差、地水丰 地性好的冲积地层中采用 ；对围岩强度极工况3工况4低、埋深小需控制地表

（3一5）。

的土沙等地 全 的

用预衬210.5TBM 良地 ，对整工况545。与 135。工况6个隧道工程的建设具有重要的实际意义&1节理遍布模型理论分析具体计算参数见表2&地 期的 、 、褶皱等地质 中，产生表2围岩及支护的物理力学参数大量的层理、节理、裂、断 极大地 了

力学性态。

是各向异性、非匀质

破碎带等软弱

续体（6「7）。面，其存力学 数；级围岩断 破碎的质来说，它应该1/GPa#/( kN ? m _3)0.5粘聚力

c /kPa摩擦角3020线性的

对 续面纵横 的分析方法大致可分为如下202025250.350.4150120--几种：（1）用等 续体来替代 中的 续断层、弱面

0.26等；（2）用特定的节理来模拟 中的 续体；（3） 微 裂纹的连续 导致的 的形成及 累过程叩。2豆砾石层管片0.250.25--35计算方案设计实际地层中，围中的节理面 复杂，倾 间距等

都是大小不一的,只能是某一个范围的节理倾角或者间距占 据绝大多数。所以

算中

［定稿'期）2018 -09 -03［

一工况时，围 中的节］国家重点研发计划（项目编号：2016YFC080然科

理倾 间距都是一定的。实际地层中节理与节理

2202）， 资助 （ 编号：51478396、一定的 ，但 小大，因51678503）［作者简介］何万平（1994 -），-，硕士，主要从事隧道 与地下工程方面研究。于模型中的计算范围和隧 径,对最终

此予以 &114四川建筑第39卷3期2019. 6