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破碎围岩公路隧道力学分析与模型试验研究
| 论文题名： | 破碎围岩公路隧道力学分析与模型试验研究 |
| 关键词： | 公路隧道;破碎围岩;有限元分析 |
| 摘要： | 本文从分析影响隧道围岩稳定的因素入手，通过大量的隧道破坏事例解剖，揭示导致隧道破坏的地质环境及产生原因，进而分别按破坏形态和力学机理对隧道围岩变形破坏的基本类型进行了划分。 文章将隧道围岩分成连续介质、碎裂介质、块裂介质和板裂介质四类的基础上，分别建立了单拱隧道和连拱隧道相应的围岩作用于衬砌力学机制，并提出了隧道荷载计算的理论解。针对块裂介质、板裂介质围岩单拱隧道和连拱隧道的力学行为，采用块体理论、离散单元法等方法，揭示并分析了岩体结构对单拱隧道和连拱隧道衬砌与围岩之间的受力特性的影响。根据高容重、低弹模、低强度、泊松比相近、材料廉价且易于制作等选择合理的相似材料的一般原则，选用重晶石粉、石英砂及凡士林作为基材，合成了较为可靠模拟破碎围岩的模型材料，并对衬砌模型材料进行了有益的探讨。分别设计了破碎围岩双车道、三车道单拱隧道模型，研究不同洞径的开挖对隧道围岩压力分布的影响，探讨洞周(特别是洞顶)位移的变化规律。同时，对模型进行了破坏试验，分析了围岩变形破坏的特点。 在上述单拱隧道研究的基础上，分别设计了破碎围岩双车道、三车道连拱隧道模型，寻找连拱隧道的围压分布规律，分析了连拱断面对衬砌结构的受力影响，并提出合理的连拱隧道构筑方法及断面。对连拱隧道的破坏特征也作了深入的分析。选用特定的河沙(或合成的材料)作为模型材料，建立双车道单拱、三车道单拱，以及相应的连拱隧道渗水模型，模拟破碎围岩遇水时围岩(或者衬砌)的内力变化规律，分析围岩遇水后强度下降规律及破坏过程。对特定的破碎带及连拱隧道在全断面过水情况下的力学行为及围岩破坏过程首次进行了模拟，为以后开展同类型研究奠定了基础。 |
| 作者： | 金仁祥 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 尚岳全 |
| 授予学位： | 博士后 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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