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原文传递软弱围岩隧道的施工力学研究

论文题名：	软弱围岩隧道的施工力学研究
关键词：	公路隧道;软弱围岩;施工力学;粘弹性
摘要：	随着我国大力开发基础建设的实施，我国公路建设中的隧道将穿过更多更长的软弱围岩地段。然而目前对软弱围岩隧道施工过程的力学行为研究较少，导致一系列软弱围岩隧道失稳破坏。特别是对洞体开挖后，围岩及支护结构力学状态的时间效应的研究就更为少见。因此，有必要对上述问题作进一步的讨论和研究。本文首先系统论述了软弱围岩隧道的地质特征、失稳因素、变形破坏的力学机制和特征、支护结构的特点：接着采用粘弹性方法，对隧道施工过程中的力学动态进行时间效应分析，分析了二衬支护时间、初衬支护厚度对围岩位移、初衬应力、二衬应力的影响：最后结合工程实例，对软弱围岩隧道的周边收敛、围岩应力、初衬应力、二衬应力、钢支撑内力、围岩与初衬以及初衬与二衬间接触压力等进行了二维粘弹性有限元分析和现场量测分析，较全面地分析了软弱围岩隧道的施工力学行为，并将数值分析结果与现场量测数据进行了比较。主要结论有： 1)空间效应(开挖过程)对围岩位移影响的大小次序是拱顶、边墙、拱腰，与对初衬应力的影响刚好相反。原岩应力释放完后，时间效应对围岩位移、初衬应力的影响大小次序与二衬支护是否完成有关，二衬施作前，对围岩位移影响的大小次序分别是拱顶、边墙、拱腰，对初衬应力影响的大小次序分别是拱顶、拱腰、边墙；二衬施作后，对围岩位移影响的大小次序分别是拱顶、拱腰、边墙，对初衬应力影响的大小次序分别是拱顶、边墙、拱腰。时间效应对二衬应力的影响大小次序分别是拱顶、拱腰、边墙。 2)二衬支护时间对围岩位移影响的大小次序是边墙、拱腰、拱顶，与对初衬应力的影响刚好相反。开挖后60天内施作二衬能显著减小围岩向洞内收敛位移和初衬应力。开挖60天以后施作效果不大明显，尤其是在开挖100天以后施作时，收效甚微。 3)初衬厚度越大，围岩位移、初衬应力、二衬应力就越小，但是从因初衬厚度增大而减小的围岩位移、初衬应力、二衬应力与初衬厚度的比值来看，20cm厚的初衬较超过20cm厚的值大。 4)在台阶法施工过程中，两侧的拱脚及墙脚都是应力集中较大的部位，下台阶开挖对围岩位移增长速率影响较大，是施工中最危险的工序。 5)从数值分析结果与现场实测数据的对比来看，两者结果较为接近，证明了本文所采用的用荷载释放率模拟空间效应的粘弹性平面应变模型是比较合理的。
作者：	黄友林
专业：	结构工程
导师：	梁波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文