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原文传递隧道二衬裂纹成因及稳定性研究

论文题名：	隧道二衬裂纹成因及稳定性研究
关键词：	隧道;衬砌裂纹;开裂机理;治理措施;应力强度因子;稳定性
摘要：	随着社会需求与经济发展，我国对交通运输的需求也在不断增长。目前，我国已是世界上隧道建设与运营最多的国家。但是，如此多的隧道也带来众多令人烦恼的问题。据统计，全国运营隧道中，有1/3的隧道存在病害问题，而其中占比最大的就是衬砌裂纹，衬砌裂纹不仅影响着隧道使用稳定性与寿命，而且对隧道内的行车安全和行人安全也直接挂钩。因此，对隧道裂纹主成因挖掘及其致害机理分析，以及对隧道进行治理有着重大工程意义。本文通过对大量工程数据进行统计，对引起隧道开裂的主要因素进行分析提取，并结合数值分析对这些病害的致害机理进行研究。结合重庆某小净距隧道二衬开裂情况，提出相应防治措施。本文主要的研究内容和结论包括：　　（1）通过因子分析提取主成因的方法，对查阅的47篇已公开的期刊文献进行统计分析，通过数理统计软件SPSS得出造成衬砌开裂的主要原因为衬砌背后空洞、衬砌厚度不足和偏压；次要原因为形变压力和二衬施做过早。　　（2）通过有限元软件对造成衬砌裂纹的主要原因致害机理进行分析，结果表明：①偏压角越大，衬砌结构内力越大，变形也越大，所受偏压影响越大；②衬砌背后存在空洞时，衬砌结构稳定性不会随着空洞尺寸变化而单调变化，而是有一个临界值，本文临界值在空洞尺寸0.75m附近，在达到临界值后，衬砌内力增大、变形增大、安全系数下降。③衬砌结构存在厚度不足时，只对存在缺陷的部位影响较大，对其他部位影响不明显，衬砌缺失厚度越大，衬砌安全系数下降越多，并且其影响程度拱顶＞边墙＞拱腰。　　（3）通过有限元软件计算不同部位、深度、宽度裂纹的应力强度因子，计算结果表明：裂纹稳定性系数随裂纹深度先增大后减小，在裂纹深度为5cm时，裂纹稳定性最差，扩展速率最快。　　（4）通过对研究区裂纹特征进行统计，再结合数值模拟结果对裂纹进行评级；通过对已有治理方式的研究，结合评级结果，对研究区裂纹提出具体的治理措施。
作者：	王益
专业：	土木工程;结构工程
导师：	罗林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022