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隧道衬砌背后空洞对结构安全影响及防治技术研究
| 论文题名： | 隧道衬砌背后空洞对结构安全影响及防治技术研究 |
| 关键词： | 隧道衬砌;数值分析;病害耦合;有限元分析 |
| 摘要： | 我国的铁路隧道修建已经有了近百年的历史，公路隧道近几十年来也发展迅速，由于地质条件、施工技术、管理方法等因素的限制，不少隧道都出现了不同程度的各式病害，其中衬砌背后空洞是十分普遍的病害现象。不少在建及在役隧道的塌方事故中都能看到衬砌背后空洞的作用，可见空洞给隧道施工和运营均带来极大安全隐患。因此，对衬砌背后空洞的破坏机理、影响因素以及与其它病害的耦合作用的研究已成为重要的课题。本文主要研究工作如下: (1)分析和总结了导致衬砌背后空洞形成的主要因素，对衬砌背后空洞导致的破坏形式进行归纳总结。 (2)以拱顶存在背后空洞为例，分别采用荷载-结构有限元模型和地层-结构有限元模型分析松弛荷载和脱空效应作用下衬砌结构的破坏机理，并结合扩展有限元技术分析了空洞作用下衬砌的开裂行为。 (3)对衬砌背后空洞进行了三维数值分析，得出了衬砌的开裂形式与空洞长宽比有关的结论，这是二维分析中无法反映的，并用单、双向板的破坏试验解释了这种差异。 (4)考虑围岩侧压力系数、围岩级别、支护形式等因素，分析了不同形状、大小、位置的空洞对衬砌结构受力特征的影响。 (5)分别研究了冻害、震害、裂缝、衬砌欠厚与空洞耦合作用对衬砌结构的承载力的影响。 (6)根据衬砌背后空洞的形成原因，总结其预防措施。根据空洞病害破坏特征，对其进行风险评估分级，并提出相应的整治措施。 通过对衬砌背后空洞破坏机理、影响因素及与其它病害的耦合作用等方面的研究，为衬砌背后空洞的防治提供一定的参考依据。 |
| 作者： | 聂子云 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张运良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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