花岗岩残积土隧道开挖围岩崩解特性及其控制研究

花岗岩残积土隧道围岩受开挖扰动和浸水作用易产生崩解，强度明显降低，压缩性大增，围岩易失稳。本项目在花岗岩残积土崩解试验、崩解特性分形机制、数值模拟试验技术方面有所创新的基础上，采用物理试验和理论分析相结合、理论分析和颗粒流数值模拟试验相结合的研究方法，研究花岗岩残积土在不同条件下的崩解特性和规律。首先开展原状残积土室内大试样崩解试验，揭示其在不同扰动程度和浸水作用下的崩解机制和规律；其次进行处置后的残积土崩解试验，研究其在不同水泥掺量、不同龄期时的崩解特性和规律；第三引入分形理论建立花岗岩残积土崩解的分形数学模型，预测其内部微裂隙分布及崩解后颗粒的尺度分布特征；第四建立残积土崩解颗粒流细观力学模型，模拟研究花岗岩残积土受不同外部条件作用的崩解力学过程，系统揭示其崩解特性和规律。最后基于细观力学模型模拟不同开挖卸荷条件下花岗岩残积土隧道支护结构的应力应变关系，据此开展残积土崩解控制研究。

花岗岩残积土隧道围岩受开挖扰动和浸水作用易产生崩解，强度明显降低，压缩性大增，围岩易失稳。本项目在花岗岩残积土崩解试验、崩解特性分形机制、数值模拟试验技术方面有所创新的基础上，采用物理试验和理论分析相结合、理论分析和颗粒流数值模拟试验相结合的研究方法，研究花岗岩残积土在不同条件下的崩解特性和规律。首先开展原状残积土室内大试样崩解试验，揭示其在不同扰动程度和浸水作用下的崩解机制和规律；其次采用纤维、水泥、石灰分别进行处置后的残积土崩解试验，研究其在不同掺量、不同龄期时的崩解特性和规律；第三引入分形理论建立花岗岩残积土崩解的分形数学模型，预测其内部微裂隙分布及崩解后颗粒的尺度分布特征；第四在室内开展花岗岩残积土隧道施工相似模型试验，研究花岗岩残积土隧道在不同埋深、围岩受到不同程度软化和超前锚杆加固等不同外部条件作用时支护结构的力学特性和变形规律，建立不同开挖卸荷条件下花岗岩残积土隧道支护结构的应力应变关系。