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考虑流-固耦合与时间效应影响的隧道稳定性分析
| 论文题名： | 考虑流-固耦合与时间效应影响的隧道稳定性分析 |
| 关键词： | 隧道围岩;稳定性;流固耦合;时间效应;渗透系数 |
| 摘要： | 中国是世界上拥有隧道数量最多，技术发展最快，地质条件和结构形式最为复杂的国家。在众多的隧道当中，绝大多数的隧道存在着渗流和围岩的时间效应问题，也是影响隧道稳定性最为显著的方面。如果处理不当不但会极大地增加施工成本，还会发生灾难性事故，严重威胁着施工人员的安全。本文针对流-固耦合问题与软弱围岩的流变性问题进行了研究，主要的内容和成果如下: (1)总结出定量评价隧道围岩稳定性的方法，通过岩体单元的应力应变状态，推导出单元状态指标(ZSI)的计算公式，利用单元状态指标的值来判断隧道围岩的稳定性。通过对岩土工程中的典型问题和试验进行对比，验证了该方法的正确性，为研究隧道流-固耦合与时间效应提供基础。 (2)通过ZSI与单元的渗透性建立联系，得出岩体单元渗透系数随应变状态变化的公式，利用FISH语言使其在FLAC3D中得以实现。针对大连地铁202标段进行了应用，并与实际的监测数据进行了对比，对盾构隧道工作面的稳定性进行了分析。 (3)针对围岩的时间效应提出了能够全面描述岩土体蠕变的模型，即非线性西原软化模型-NNS模型。该模型将线性的西原模型中的黏壶元件进行了非线性化处理，并添加了应变软化的塑性元件，使得材料的参数随着时间和应变的增加出现衰减，以实现加速蠕变的阶段，更加符合材料的实际情况。并且给出了模型各个参数的辨识方法。 (4)对FLAC3D中内置的模型进行二次开发，使得NNS模型在程序中得以实现，给出了相应的技术路线并成功开发，针对模型的弹塑性特性、黏弹性特性和黏弹塑性进行了对比验证。 (5)研究了大连陈家店隧道工程围岩的流变特性，进行了NNS模型的应用，提出了合理的施加二衬支护时间，为类似工程提供了参考，具有一定的实际意义。 |
| 作者： | 马春景 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 姜谙男 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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