1、為滿足使用功能的要求，地下工程中經(jīng)常需要建造相交的坑道。相交坑道在交叉區(qū)域圍巖的臨空面較多，受力狀態(tài)較為復(fù)雜，往往是地下工程中的薄弱部位。相交坑道在交叉部位邊界條件復(fù)雜，很難得到交叉區(qū)域圍巖應(yīng)力與變形的解析解?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)交叉坑道進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究的也不多見(jiàn)。因此，交叉坑道圍巖穩(wěn)定性分析是值得研究的一個(gè)重要工程問(wèn)題。 本文以砂礫石地層和交叉坑道結(jié)構(gòu)為核心，從理論分析、數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)三方面研究砂礫石地層中交叉坑道的穩(wěn)定性。①先從一般坑

2、道失穩(wěn)形態(tài)出發(fā)，歸納坑道失穩(wěn)破壞的主要力學(xué)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合砂礫石的地層特性和交叉坑道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從理論上分析砂礫石地層中交叉坑道的失穩(wěn)機(jī)理。②然后利用有限單元法，分別模擬單坑道與交叉坑道圍巖的應(yīng)力與變形。通過(guò)對(duì)比，了解交叉坑道圍巖的應(yīng)力場(chǎng)與變形分布特點(diǎn)。③接著通過(guò)相似模型實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了交叉坑道圍巖應(yīng)力場(chǎng)和變形分布規(guī)律以及坑道破壞特征。④最后采用數(shù)值實(shí)驗(yàn)，模擬不同的斷面形狀和開(kāi)挖順序情況下，交叉坑道圍巖的應(yīng)力與變形。通過(guò)綜合評(píng)判，選取

3、了交叉坑道合理的斷面形狀和開(kāi)挖順序。通過(guò)以上研究工作，取得以下主要認(rèn)識(shí)： (1)交叉坑道開(kāi)挖時(shí)圍巖變形與應(yīng)力分布規(guī)律是：交叉坑道圍巖在交叉部位塑性區(qū)、位移值均較單坑道大，在小坑道拱項(xiàng)易產(chǎn)生拉應(yīng)力區(qū)，且以水平方向?yàn)橹鳌?(2)交叉坑道破壞機(jī)理是：交叉坑道最薄弱部位是四個(gè)轉(zhuǎn)角區(qū)域的直墻，其破壞形式屬劈裂剝落與剪切滑移，破壞機(jī)制是由于壓應(yīng)力集中而導(dǎo)致的劈裂與剪切破壞。 (3)水平層狀砂礫石地層中交叉坑道合理的斷面和開(kāi)挖