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基于三维地质模型和岩石应变软化的隧道围岩稳定性分析
| 论文题名： | 基于三维地质模型和岩石应变软化的隧道围岩稳定性分析 |
| 关键词： | 公路隧道;围岩稳定性;三维地质模型;围岩变形;应变软化 |
| 摘要： | 隧道围岩稳定性评价是公路隧道安全施工的一项极为重要的研究内容。公路隧道的开挖和支护过程中，隧洞周围岩体会发生应力重分布。当这种重分布应力超过围岩的极限强度时，围岩将产生失稳破坏。 本文以某公路隧道为背景，以公路隧道围岩稳定性评价为主线，对公路隧道穿越软弱夹层的情况，从数值模拟和现场监测两个方面对该隧道开挖后的围岩稳定性情况进行分析，主要的研究内容和结论有： (1)根据工程资料提供的参数，利用地质建模软件GoCAD，来建立三维的地质模型，考虑到了隧道开挖山体的地表面起伏和隧道所要穿越的软弱夹层。然后把该模型转化为有限元模型来进行数值模拟，考虑了锚杆和围岩之间的相互作用以及围岩的应变软化。 (2)分析数值模拟和隧道监测的数据结果得出：隧道的拱腰和拱脚会出现应力集中的情况，容易发生剪切破坏；拱顶和拱底是软弱夹层施工过程中围岩破坏的危险区域，当软弱夹层出现在隧道底部时，适时施加仰拱以限制竖向位移，对控制拱底的拱起有一定的效果；而当软弱夹层在拱顶时，拱顶向下的位移会较大，容易发生坍塌，施工中及时支护可以有效确保安全。围岩在拱脚和拱腰处容易产生塑性区，而在软弱夹层上，塑性区的发展在拱脚处尤为严重，容易产生破坏。 (3)通过通用有限元软件ABAQUS中提供的子程序来定义围岩材料的应变软化，在数值模拟中考虑材料的应变软化，结果会更为合理。应变软化计算所得到的围岩变形比没有考虑应变软化的要大，并且开挖的影响范围要大。但是考虑应变软化得到的塑性区位置和未考虑的基本一致，不考虑应变软化的计算结果偏于安全。 (4)介绍了有限元强度折减法的基本原理及其计算方法，通过利用强度折减法，使用位移突变和塑性区范围两个临界状态准则，分析了围岩的整体稳定性系数。 |
| 作者： | 施大堃 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 章杨松;石杏喜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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