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不同埋深隧道围岩稳定性问题研究
| 论文题名： | 不同埋深隧道围岩稳定性问题研究 |
| 关键词： | 隧洞围岩;稳定性;破坏机理;塑性滑移线方程;有限元极限分析法 |
| 摘要： | 铁路、公路、城市地铁及城市建设等领域修建了大量的隧洞与地下工程，在这种情况下对于隧洞与地下工程的稳定性研究就显得更为重要。当前人们对隧洞失稳破坏判据的研究尚不成熟，依据不同的失稳判据一般会得出不相同的稳定安全度，如何建立一个既具有理论基础又与工程实际相符，既能够反映隧洞的破坏本质，又不受其他因素干扰的稳定性定量判据是十分必要的。而对隧洞的破坏机理开展研究是提出一种科学合理的失稳破坏判据的首要前提。故本文主要采用了有限元强度折减法对不同埋深隧洞的稳定性问题进行研究，并对其破坏机理进行探讨。 ①总结了当前国内外地下工程围岩稳定性的研究现状，并分析了隧洞围岩的破坏机理，推导了圆形隧洞围岩的塑性滑移线方程;对围岩压力理论和压力的解析计算和数值计算进行了概要性介绍。 ②对有限元极限分析法的原理和基本理论进行了总结，选取了适合于有限元强度折减法的本构模型、屈服准则及流动法则，简要介绍了有限元非线性分析的三种基本方法，并对DP4屈服准则与DP1屈服准则下安全系数的转换公式进行了推导，介绍了一种在ANSYS中实现DP4屈服准则的方法。 ③介绍了几种主要的隧洞围岩稳定性判据，包括围岩的极限位移和极限应变判据、围岩塑性区大小判据，分析这些判据的缺陷并介绍了更为合理的围岩安全系数判据。 ④分别建立同面积的圆形、马蹄形、矩形断面隧洞模型，并分析它们在相同围岩条件下的围岩安全系数各自随不同埋深的变化规律，分析表明圆形、马蹄形这类拱形隧洞与同样埋深条件下的矩形隧洞相比具有更高的安全系数。 ⑤从分析结果可以看出隧洞在浅埋时表现出比深埋时更大的安全系数，这可能与工程实际不相符。分析了产生这个问题的原因，并给出了解决该问题的建议。 ⑥以重庆市轨道交通所经隧道—中梁山隧道为依托，对围岩安全系数采用有限元强度折减法计算，而衬砌安全系数按结构力学方法进行计算。分别研究分析了围岩、变电所初衬及正洞隧道二衬的安全系数的变化规律。 |
| 作者： | 唐康皿 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 高峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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