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衬砌裂缝对隧道稳定性的影响与整治技术研究
| 论文题名： | 衬砌裂缝对隧道稳定性的影响与整治技术研究 |
| 关键词： | 衬砌裂缝;围岩蠕变;扩展有限元;隧道稳定性 |
| 摘要： | 随着隧道的大量建设，我国隧道总长已位居世界前列。然而，在修建与营运过程中，隧道衬砌常伴随出现一些病害缺陷；如脱空、裂缝、渗漏水、衬砌厚度不足、麻面等。其中，裂缝就是一种常见的病害，出现在隧道衬砌，时刻威胁着隧道的安全运营。然而，不同的裂缝对隧道的影响不同，有的危害大，有的危害小，有的甚至对隧道没有危害。如何判别这一现象，需具体对隧道裂缝进行分析。 衬砌裂缝的表现形式五花八门，因而其分类也是多种多样。国内外学者以其研究方式的不同，分类方式也有很大的差异，本文将结合江西地区的水文地质条件、地形地貌、施工工法等对隧道衬砌裂缝进行分析。江西地区多是砂岩地质，而砂岩的流变特性明显。当围岩蠕变引起的衬砌内力超过混凝土的强度后，衬砌会产生次生裂缝。次生裂缝与原生裂缝不同，多处于不稳定状态，持续发育，对隧道的稳定性影响巨大。 本文将选取江西地区典型砂岩制备试样，进行砂岩的相关力学实验，分析砂岩的蠕变曲线，从而确定砂岩的经验本构模型和蠕变力学模型。采用ABAQUS有限元软件模拟围岩蠕变作用下隧道衬砌的稳定性，分析隧道衬砌的薄弱点（即易于开裂处）。通过模拟发现，蠕变作用下，拱顶的应力、变形变化最大。所受应力最大能达到2.5MPa，变形量最大能达到21mm，最容易引发裂缝。拱腰和边墙影响较小。基于扩展有限元理论及cohesive技术，采用ABAQUS深入分析不同位置、不同角度（与隧道轴线成一定夹角）的次生裂缝，在蠕变的作用下，裂缝的扩展过程。得出随着围岩上覆层厚度增加，围岩荷载呈线性增长，在软岩蠕变作用下，更容易引发裂缝的扩展。且与隧道轴线夹角?45以内，随着夹角的增大，裂缝更容易向下扩展。 |
| 作者： | 胡方小 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 耿大新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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