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基于风险的岩石隧道支护结构设计研究
| 论文题名： | 基于风险的岩石隧道支护结构设计研究 |
| 关键词： | 隧道工程;支护结构设计;隧道开挖;空间效应;收敛约束法;风险决策 |
| 摘要： | 隧道工程中含有大量不确定性因素，这些因素一方面来自于隧道所面对的自然环境，另一方面则来源于人为施加作用。这些不确定性因素的存在给隧道建设带来了极大的风险。如何在隧道建设中考虑这些不确定因素的影响成为亟待解决的问题。为考虑支护设计中各种不确定因素的影响，本文支护设计中引入了风险的理念和方法，提出了基于风险的隧道支护结构设计。主要研究工作如下： (1)以隧道塌方为主要风险事故对隧道建设中的风险因素进行分析；通过对事故风险因素的统计和事故树分析，研究事故的规律及产生机理，揭示对事故的发生起主要作用的重要风险因素；综合事故分析结果和支护设计中的关键问题，明确支护设计中需要重点控制的风险因素。 (2)隧道施工中围岩应力的释放过程也即隧道开挖的空间效应对支护的受力状态及隧道的稳定性具有重要影响。论文从支护压力的形成过程入手，研究隧道开挖空间效应对支护受力的影响；为在支护压力确定过程中考虑隧道开挖空间效应的影响，运用位移释放系数法对其进行了等效研究；为相对准确的确定位移释放系数的变化过程，详细研究了围岩性质、施工过程及支护条件等因素对位移释放系数的影响综合考虑各因素给出了位移释放系数变化过程的拟合公式。 (3)根据隧道开挖空间效的研究成果对收敛约束法进行改进；并在收敛约束法中引入时间的概念，以时间变量为纽带将隧道的开挖过程与支护刚度的变化过程联系在一起，以考虑隧道施工过程中混凝土的硬化对支护受力的影响；为便于工程应用，将改进的收敛约束法编制为程序。 (4)对隧道工程中的地质不确定性和影响隧道结构功能的参数的变异性加以分析；以塌方为风险事故形式，考虑围岩参数和支护结构参数的变异性，运用蒙特卡洛法和改进的收敛约束法程序对支护结构的失效概率进行分析；以塌方规模为输入参数计算直接经济损失，利用层次分析法计算直接经济损失在总损失中的比重，从而得到塌方总损失：综合隧道支护失效概率和失效损失评估支护设计方案的风险，为隧道支护方案的决策提供依据。 (5)根据支护设计方案风险分析结果，考虑决策者的风险态度采用最大期望效用值法进行隧道支护结构方案决策分析，提出并形成完整的基于风险的隧道支护设计方法。 |
| 作者： | 王燕 |
| 专业： | 隧道及地下建筑工程 |
| 导师： | 黄宏伟 |
| 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： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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