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开挖应力状态下隧道围岩损伤演化及渐进破坏规律研究
| 论文题名： | 开挖应力状态下隧道围岩损伤演化及渐进破坏规律研究 |
| 关键词： | 开挖应力;隧道围岩损伤演化;渐进破坏规律 |
| 摘要： | 当前，我国隧道围岩理论研究滞后于工程建设发展的需要。如何解决围岩破坏机理的认识问题，指导工程开挖安全、支护优化的顺利实现，已受到理论界和工程界日益广泛的重视。围岩体中包含了从微观到细观以至宏观的各种尺度的缺陷(即损伤)，在外载条件下，这些缺陷不断扩展、贯通，最终导致围岩的失稳。从理论角度考虑，隧道围岩稳定性评价和支护方案的选择都有赖于围岩损伤演化及破坏规律的研究。本文依托交通部西部交通建设科技项目“公路隧道松弛荷载预测理论与预警系统及设计方法研究”，运用理论分析、数值模拟等手段，对“开挖应力状态下隧道围岩损伤演化及渐进破坏规律”进行较深入的研究，所做的主要研究工作如下： 1、基于宏观的连续损伤力学(CDM)，以弹性波波速定义围岩损伤，建立了岩体质量指标Q、RMR、BQ与围岩初始损伤D0之间对应关系的表达式，以及用超声波估算各级围岩初始损伤范围的方法。 2、从岩体的渐进破坏特性出发，根据Hock物理试验结果和大量围岩稳定性研究成果，概括隧道围岩失稳通常经历的演变过程及隧道围岩的破坏模式。围岩失稳的损伤力学机理就是岩体在卸荷作用下其节理、裂隙(初始损伤)随时间逐步发展、不断累积的渐进破坏过程。 3、基于弹性波速的围岩损伤变量，建立脆性围岩的损伤本构关系；并考虑围岩应力的变化，分别推导了受拉条件下和剪切条件下的围岩损伤演化方程。 4、以吉林省龙岗隧道为例，根据围岩表面声波测试和跨孔声波测试资料，对隧道围岩不同开挖方式、不同断面的围岩损伤演化进行了分析。 5、选取代表不同质量等级的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级典型围岩，以及同一质量等级(Ⅲ级)中初始损伤各为0.48、0.55、0.62的围岩，基于全断面开挖无支护的工况，分别进行隧道围岩的弹塑性有限元数值模拟，得到了在围岩材料参数不断劣化、围岩损伤逐步增大的情况下，隧道开挖后围岩的位移、应力、塑性区发展变化的规律。 6、在归纳和总结现有围岩压力计算方法及其缺陷的基础上，对围岩压力计算方法的发展方向进行了有益的探讨。 |
| 作者： | 徐筠 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 赵明阶 |
| 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 |
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