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隧道软弱围岩—支护系统安全性分析评价及其工程应用
| 论文题名： | 隧道软弱围岩—支护系统安全性分析评价及其工程应用 |
| 关键词： | 隧道软弱围岩;支护系统;安全性评价;围岩稳定;判别标准 |
| 摘要： | 本文围绕隧道围岩一支护系统安全性问题进行研究，借助热力学理论、热应力理论、模糊控制理论、弹性地基曲梁计算法和模糊综合评判法等，结合有限元数值分析方法，对隧道围岩一支护系统温度场与应力场耦合、裂缝计算参数、隧道围岩施工变形险情预报系统和隧道安全性综合评判进行了比较系统的分析研究。 第一部分，通过对温度场与应力场进行耦合分析，导出了温度场和应力场耦合问题的控制微分方程，并应用康托罗维奇积分法导出了近似分析解。通过陇西兰武铁路复线乌鞘岭隧道计算实例可知，岭脊段断层带范围内的隧道衬砌结构表面应力超过了衬砌混凝土最大抗压强度，衬砌混凝土可能出现压裂现象，对乌鞘岭隧道衬砌裂缝原因提供了一种解释。 第二部分，对上述寒区隧道衬砌裂缝计算分析，考虑外部荷载和温度应力作用，取其两者作用下裂缝计算结果的组合值作为计算分析结果。引入类似弹性地基内的曲梁计算法来计算外部荷载裂缝，引入温度裂缝计算法计算分析温度裂缝。衬砌裂缝计算结果与实际情况较为吻合。 第三部分，分析研究了现有根据隧道围岩施工变形量测数据进行稳定性分析的方法，建立了以隧道围岩总变形量、隧道围岩施工变形速率和隧道围岩施工前后时段变形速率比值为一体的隧道围岩稳定性判别标准。构建了一种隧道围岩施工变形险情预报模糊模型，并使用Matlab语言编制了相应的实现程序。应用该模型于厦门翔安海底隧道工程进行施工变形险情预报分析，其分析结果与实际工程情况亦较为吻合。 第四部分，将隧道围岩一支护系统的安全性模糊综合评判工作分为隧道开挖与支护、隧道开通正常运营和隧道发生不测事故三个时段，分别建立了隧道围岩一支护系统在上述三个时段的安全性模糊综合评判模型。该模型涉及到相应因素集与评价集的确立、影响因素隶属度函数的构造和各级影响因素所占权重值的求解。应用所建立的模型对乌鞘岭隧道在不同时段的安全性进行综合分析评价，其评价结果比较符合工程实际状况，可供其它类似隧道工程的安全性评价使用。 |
| 作者： | 肖同刚 |
| 专业： | 结构工程(地下结构研究) |
| 导师： | 孙钧 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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