1、物理模型試驗較為直觀，能夠定性或者定量的分析出和地下洞室有關(guān)的巖土體的受力情況。鑒于壓力拱理論在散體材料的巖體中的應(yīng)用，而砂土體的粘聚力很小可以作為散體材料的優(yōu)點，從物理模型試驗的技術(shù)研究著手，把砂土作為模型土的材料，通過設(shè)計洞室、襯砌模型并采用先進的圖像采集系統(tǒng)進行洞室模型的加載試驗。將獲取的圖像數(shù)據(jù)用專門的圖像處理軟件Strain Master及PIVview2C進行處理分析，根據(jù)計算結(jié)果對洞室加載引起的圍巖變形規(guī)律做了定性分析，并

2、結(jié)合數(shù)值模擬的計算結(jié)果和模型試驗的結(jié)果進行了對比驗證，結(jié)果表明：本文設(shè)計的模型試驗系統(tǒng)用于研究對洞室的均布荷載所引起的周邊土體內(nèi)部變形機理是可靠的。主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下：
　　一、研究內(nèi)容
　　1、通過室內(nèi)試驗測定了砂土的物理力學(xué)性質(zhì)指標，對砂土的基本物理力學(xué)特性進行了研究，試驗結(jié)果表明：所采用的砂土比較均勻，級配良好，具有與自然土相似的物理力學(xué)性質(zhì)。
　　2、設(shè)計了洞室模型試驗方案，采用光學(xué)測量及PIV圖像處理技

3、術(shù)獲得了加載引起的洞室周邊土體的變形規(guī)律，驗證了試驗方案的合理性，表明該測量系統(tǒng)完全適合用于加載所引起的洞室周邊土體二維變形場的可視化研究。
　　3、通過模型試驗，對均布荷載引起的洞室周圍土體的變形規(guī)律做了定性分析，獲得以下主要結(jié)論：
　?、佼敹词姨幱谝槐抖磸铰裆顣r，圓形洞室在均布荷載作用下，位移場矢量圖是關(guān)于豎直直徑對稱的，離洞室越遠，位移矢量越小，由位移云圖可以看出洞室頂部最大位移的等值線呈現(xiàn)出拱形，越靠近洞室的區(qū)域位移

4、越大，圍繞著洞室的位移等值線均出現(xiàn)了“拱形狀”，洞頂處的位移最大，向外逐漸的變小，但它的形狀都大致為拱形，即巖石力學(xué)里的“壓力拱”現(xiàn)象。加大埋深，當洞室處于二倍洞徑埋深時，洞室頂部周圍區(qū)域位移矢量都很大，并且位移矢量的方向仍是大致的豎直向下，也有一部分發(fā)生了偏移。從位移云圖上也可以看出，在洞室頂部區(qū)域位移最大，越往洞室的兩側(cè)位移越小，但關(guān)于洞室的豎直直徑仍大致是對稱的。由于模型尺寸及測量范圍的限制，未見完整的“壓力拱”現(xiàn)象。繼續(xù)增大埋深

5、，當洞室處于三倍洞徑埋深時，由于洞室埋深較大，試驗采用的模型箱承載力有限，上覆壓力無法有效傳遞到洞室模型周圍，因此未能獲取位移矢量場。當洞室周圍有斷層存在時，斷層周邊土體的位移量較大，斷層的下部區(qū)域的土體受斷層的影響，也出現(xiàn)了較大的變形，并且斷層周邊土體的位移矢量的方向不是豎直向下，而是向斷層的傾斜方向偏移，斷層的存在對洞室圍巖的變形有很大的影響。
　?、诟鶕?jù)物理模型試驗的結(jié)果，開展物理模擬與數(shù)值模擬對比分析。數(shù)值模擬計算結(jié)果與物