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节理岩体中特大断面连拱隧道围岩稳定性研究
| 论文题名： | 节理岩体中特大断面连拱隧道围岩稳定性研究 |
| 关键词： | 特大断面连拱隧道;断续节理岩体;围岩稳定性;松散压力;强度折减法;开裂算法;施工荷载计算 |
| 摘要： | 本文依托福建省交通科技项目及国家自然科学基金项目(50579088)，结合金鸡山、罗汉山两座双向八车道连拱隧道的工程特点，采用理论分析、现场监控量测、数值计算等研究手段，主要进行了以下研究工作： 1.特大断面连拱隧道施工过程中通过采用分步开挖、施作临时支护的方法减小隧道松散荷载，因此，从分步开挖、临时支护的角度对特大断面连拱隧道分步施工时松散荷载作用模式及其大小进行了研究，提出了考虑隧道分步开挖、临时支护的特大连拱隧道分步施工荷载计算方法，给出了隧道深、浅埋条件下的松散荷载计算表达式，该方法能够反映分步开挖尺寸、开挖顺序及临时支护形式对隧道松散荷载大小的影响。 2.中墙作为连拱隧道结构中的主要承载结构，其自身的稳定性制约和控制着连拱隧道整体稳定性，而中墙偏压又是制约、影响中墙稳定的关键因素。通过对中墙各部位的受力分析，对中墙偏压的力学机理进行了研究，给出了中墙顶部偏压和下部偏压的判别公式；在此基础上，研究了地层偏压下、施工偏压下的施工顺序对中墙偏压的影响，给出了分步施工中减小中墙偏压的最佳施工顺序。 3.结合金鸡山隧道围岩节理面的调查分析，利用非连续变形分析(DDA)方法对两组节理展布下隧道围岩的变形、破坏过程及破坏形态进行了研究。表明在两组节理控制下，连拱隧道围岩的破坏过程可分为3个阶段，但破坏的最终形态与隧道的埋深有关。 4.在非连续变形分析(DDA)方法的基础上，建立了节理强度折减法和位移尖点突变理论相结合的节理岩体中隧道围岩稳定性评价方法。其中尖点突变理论对隧道围岩位移突变点的判定提供了理论依据，避免对位移拐点主观判断，使其该方法具有良好的可行性，并为用非连续性变形分析方法评价隧道工程稳定性提供了新的途径。 5.断续节理岩体中节理面开裂、扩展、贯通过程认为是虚节理(即岩石)向实节理转化的过程，这一过程伴随着虚节理(岩石)力学参数的弱化，且弱化程度受到虚节理向实节理转化程度的影响。因此，首先利用表征虚节理向实节理转化程度的虚节理连通率对虚节理力学参数的弱化规律进行了研究，得出了力学参数弱化函数；其次，在此基础上对Jennings强度准则和最大抗拉强度准则进行了处理，提出了应用于非连续变形分析计算的断续节理岩体强度形式；最后，将虚节理力学参数弱化规律和处理后的断续节理岩体强度表达式运用于非连续变形分析计算程序中，实现了对断续节理岩体开裂过程的模拟算法。 |
| 作者： | 许崇帮 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 夏才初;王华牢 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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