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轴对称隧道塑性应力分布及其松弛效应的半解析计算研究
| 论文题名： | 轴对称隧道塑性应力分布及其松弛效应的半解析计算研究 |
| 关键词： | 隧道围岩;塑性应力;松弛效应;半解析计算;GZZ准则 |
| 摘要： | 隧道围岩的应力分布是隧道稳定性分析的基础，对应力分布做出正确的计算关系到整个隧道的施工期及持久性的安全。以往应力分布计算中的屈服准则存在一定局限性，因此，利用准确完善的隧道三维屈服准则计算围岩的应力分布情况,具有重要工程意义；时间本身就是影响隧道应力分布的重要因素，而应力松弛效应是应力在时间轴上的具体表现，应力松弛是岩体流变研究的一个重要的组成部分，但由于要完成应力松弛实验需要极为严格的条件，因此实现难度非常大，研究也相对较少。同时应力松弛的理论研究尚不充分，还需更多的理论性工作来揭示其实质。 本文针对隧道开挖初期围岩的应力重分布及长期流变作用下的应力松弛效应，提出了基于GZZ准则三维非线性隧洞应力分布计算，并在此基础上加入时间因素，建立计算模型，对隧道围岩的应力松弛行为进行了研究，通过收集前人资料、理论分析推导及数值计算，实现了上述研究内容，并讨论其参数的确定方法，进行了塑性区围岩的应变计算及扩容和渗流力影响下的应力分布计算，计算了长期流变情况下的黏弹塑性围岩应力松弛的具体特征。此研究可以为隧道的稳定性设计提供参考，为工程施工提供一定的科学指导。本文的主要工作包括： 1.对岩土类非线性破坏准则以及其在工程中的应用进行了相关介绍。并介绍了适用于隧道围岩的应力松弛模型及方程。 2.基于三维非线性的GZZ准则对轴对称隧道的塑性区应力分布进行理论推导，并利用MATLAB编写有限差分程序对高阶微分方程进行计算。 3.对考虑扩容，内摩擦角，渗流力等因素的隧道围岩进行了基于GZZ准则的应力分布推导计算。 4.利用弹塑性应力分布的计算结果作为流变的初始应力场，围绕西原模型建立起隧洞黏弹塑性围岩应力松弛的理论计算模型，并考虑空间开挖面效应的影响，得到了与实际隧洞受力更相符的应力松弛结果。科学地讨论了流变模型的各个参数对围岩应力松弛的影响，并将理论计算与数值计算结果相对照，二者差别很小，说明了理论计算的正确性，可为工程实践提供参考。 |
| 作者： | 李有钢 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 俞缙;王海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华侨大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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