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降雨条件下浅埋偏压隧道围岩应力计算及施工力学研究
| 论文题名： | 降雨条件下浅埋偏压隧道围岩应力计算及施工力学研究 |
| 关键词： | 浅埋偏压隧道;围岩应力;降雨入渗;应力计算;浅埋偏压 |
| 摘要： | 近些年，极端天气频发，其中降雨洪涝情况尤为突出，经常出现几十年或百年一遇的降雨量。由于我国西南地区地貌大多为丘陵和山岭，因此降雨原因造成的地质灾害（滑坡、坍塌等）层出不穷。与此同时，随着各项路网建设不断加速发展，出现了许多复杂多变的地质地貌，涌现出一些浅埋偏压隧道。隧道地质结构是隧道建设及方案制定中需考虑的重要条件，特别是在有较强的围岩风化作用下，隧道的围岩状况往往软弱破碎，造成施工困难。我国西南地区降雨量丰富，降雨后地表水入渗对隧道进、出口段和浅埋偏压段围岩极易造成较大变形和局部坍塌。所以，在降雨条件下进行浅埋偏压隧道的稳定性分析，既有理论上的实用价值，又有很大的工程意义。此文章科学使用理论研究、有限元数值模拟等方法，对降雨情况下浅埋偏压隧道的围岩应力理论计算方法进行了研究，并对其施工力学特性、开挖及支护结果施作方案进行了优化。 （1）基于现有的围岩应力理论计算方法，考虑降雨因素的影响，结合非饱和渗流理论，探讨在不同土体饱和度???下岩土体强度参数内摩擦角??和粘聚力??的修正方法，分析降雨入渗对岩土体强度参数内摩擦角??和粘聚力??的影响，由此推导出降雨条件下浅埋偏压隧道围岩应力计算公式，并且运用数值模拟计算的结果和理论结果进行对比分析，验证其公式的合理性。 （2）基于应力、渗流及两者耦合相关理论，结合MIDAS-GTSNX有限元软件，模拟了有降雨和无降雨条件下隧道施工过程，分析了隧道在有无降雨条件下围岩应力及变形特性情况。此外，考虑降雨强度、降雨时间两参数的影响下，首先对比分析了不同降雨时间条件下围岩应力的理论值和模拟值，进一步论证前文推导的降雨条件下浅埋偏压隧道围岩应力理论计算公式及数值模型的可靠性。然后分析单因变量降雨时间、降雨强度对浅埋偏压隧道的位移变形的影响。 （3）依据降雨入渗下非饱和渗流相关理论，结合工程实例，使用数值模拟软件建立有无降雨边界的隧道三维模型，着重分析了不同降雨边界条件下隧道施工过程中应力位移等变化规律。 （4）以浅埋偏压隧道实际施工工况为研究对象，探讨隧道在不同开挖顺序和不同二衬结构支护施作时机下隧道围岩的变形特性，对降雨条件下浅埋偏压隧道的施工方案进行优化，为类似地形地貌、结构等条件下的隧道施工提供一定的参考价值。 |
| 作者： | 牟易 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 卢国胜;游勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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