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基于随机理论的浅埋偏压隧道施工控制研究及工程应用
| 论文题名： | 基于随机理论的浅埋偏压隧道施工控制研究及工程应用 |
| 关键词： | 浅埋偏压隧道;随机介质理论;随机模糊理论;FLAC;施工安全控制 |
| 摘要： | 在公路隧道修建中，通常会出现浅埋偏压的情况，特别是在隧道进出口处和沿山傍河处。浅埋偏压隧道围岩多为Ⅳ级以上软弱围岩，力学性质复杂，而且受偏压影响，地应力分布不均，这就使浅埋偏压隧道稳定性分析变得很困难，从而很难实现施工安全控制。目前，国内外在这方面的研究还不成熟、不深入，采用的施工安全控制方法存在诸多不足。 本文针对常规方法的不足提出一种新的浅埋偏压隧道施工安全控制方法，包括施工前期的和施工过程中的安全控制，具体做法及相关结论为： ①在隧道施工前期，针对隧道常规控制方法的不足建立安全控制模型。根据浅埋偏压隧道围岩的力学特性，采用荷载结构模型计算隧道支护内力及变形。通过计算可得到隧道支护内力，根据规范可判断支护的稳定性；将浅埋偏压隧道围岩看作随机介质，结合实际工程利用随机介质理论推导浅埋偏压隧道的随机介质公式，将解析计算的位移结果带入随机介质公式，求得隧道围岩的位移，并利用平面极限平衡法分析隧道围岩的稳定性。 ②对于隧道施工过程的安全控制，采用FLAC进行数值模拟分析浅埋偏压隧道稳定性。鉴于隧道围岩既具有随机性又具有模糊性，在分析中采用随机模糊理论处理现场量测数据，将此数据与FLAC计算结果拟合，以调整围岩初始参数；将调整后的参数代入FLAC程序计算，可分析在隧道施工过程中围岩应力释放、围岩与支护之间共同作用的情况下，隧道支护从施加到承载各个过程的位移变化情况以及围岩变形情况；并利用FLAC时间与迭代步长的相关性对浅埋偏压隧道施工后期支护体和围岩的稳定做出判断，对隧道的施工安全进行有效控制。分析可知，通过随机模糊理论处理的数据与FLAC程序结合可以方便的预测隧道各断面各点的位移变化情况，具有较好的实用性。 通过解析法与数值法计算结果对比拟合发现：从定量上看，解析法预测结果与数值法预测结果略有差异；从定性上看，两者预测结果变化趋势基本吻合，并与现场监测结果基本吻合。由此说明，施工前期与施工过程安全控制模型都反映了现场监测信息，能很好实现全过程的隧道安全控制。 通过建立基于随机理论的浅埋偏压隧道施工控制模型，研究了该类隧道具体施工过程中的力学稳定性问题；通过分别改变支护时间和支护刚度进行FLAC程序计算，发现：隧道开挖后，支护时间对隧道稳定性具有较大影响；支护刚度对隧道稳定性影响也较大。选择合理的支护时间和支护刚度是决定隧道稳定性的关键。 |
| 作者： | 刘宇 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 刘东燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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