当前位置:主页 > 经济论文 > 建筑经济论文 >

基于收敛—约束原理的地下洞室稳定性分析

发布时间:2018-03-19 14:41

  本文选题:地下工程 切入点:收敛-约束原理 出处:《湖南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:地下工程作为现代工程中的重要领域之一,其主要特征表现为在已赋存的应力场中通过开挖、支护等工序形成结构。地下结构不仅承受周边地层的变形荷载,同时其变形也受到地层的限制约束。而目前地下结构设计中,通常采用以经验围岩分级为主,以数值模拟得到其应力和应变分布为辅的设计方法。与地面结构设计方法中稳定表征指标的成熟性相比,本文针对现代地下结构设计方法中缺乏物理意义明确的表征指标不足之处,结合收敛-约束原理来开展研究。基于收敛-约束原理的地下结构稳定性分析方法,该方法主要涉及到地层、支护两方面。地层方面由于赋存环境及岩体力学变形机理复杂而难于确切判断,因此利用围岩特性曲线描述开挖后周边地层的力学机理和变形特性;而支护结构构建方面则(多数以锚杆、喷射混凝土以及钢架等支护材料进行构建)相对比较固定。本文根据收敛-约束的基本原理及重要因素,具体研究内容如下:首先,根据国内外已有的研究成果,较为全面地阐述了收敛-约束原理的基本原理、主要构成因素、研究现状及其发展历史。以经典的圆形洞室进行弹塑性分析,选取力学开挖效应满足Mohr-Coulomb准则的Kastner公式及Duncan公式构建围岩特性曲线方程。其次,分析支护结构中支护单元对围岩的作用机制以及各自相应的力学特性,构建了联合支护中锚喷支护的支护特征曲线,确定了锚喷支护的联合刚度方程、最大支护压力方程及支护特征方程。再有,在构建围岩收敛曲线和支护特征曲线的前提下,综合考虑除两者之外的其他收敛-约束原理的构成因素,依据荷载和图示原理导出地下结构的稳定系数。通过工程实例对新方法的实现过程进行了展示。分析了围岩力学参数变化对两者稳定系数的影响,对比了各自稳定系数的差异性。最后,开展室内模型试验工作。进行了模型相似材料配比设计、强度分析、不同地层类型的模拟、地层开挖后应力-应变分布情况的量测等工作,结合理论对实测所得数据进行了分析验证。
[Abstract]:As one of the most important fields in modern engineering, underground engineering is characterized by the formation of structures by excavation and support in existing stress fields. At the same time, the deformation is also restricted by the strata. At present, in the design of underground structures, the classification of the surrounding rock is usually used as the main method. The numerical simulation results show that the distribution of stress and strain is complementary to the design method, and compared with the maturity of the stability index in the design method of ground structure, In this paper, aiming at the lack of clear physical representation index in modern underground structure design method, combined with convergence constraint principle, the stability analysis method of underground structure based on convergence constraint principle is studied. The method mainly involves two aspects: stratum and support. It is difficult to judge exactly because of the complex existing environment and mechanical deformation mechanism of rock mass, so the surrounding rock characteristic curve is used to describe the mechanical mechanism and deformation characteristics of surrounding strata after excavation. However, the construction of supporting structure (most of which are constructed by bolting, shotcrete and steel frame) is relatively fixed. According to the basic principle and important factors of convergence-constraint, the specific research contents are as follows: first, According to the existing research results at home and abroad, the basic principle of convergence-constraint principle, the main composing factors, the present research situation and its development history are expounded in detail. The elastoplastic analysis of classical circular cavern is carried out. The Kastner formula and Duncan formula of mechanical excavation effect satisfying Mohr-Coulomb criterion are selected to construct the characteristic curve equation of surrounding rock. Secondly, the mechanism of supporting unit acting on surrounding rock and their respective mechanical properties are analyzed. The supporting characteristic curve of bolting and shotcreting in combined support is constructed, and the joint stiffness equation, maximum support pressure equation and supporting characteristic equation of bolting and shotcreting support are determined. Furthermore, under the premise of constructing convergence curve and supporting characteristic curve of surrounding rock, Taking into account the composition of the principle of convergence and constraint in addition to the two, According to the principle of load and diagram, the stability coefficient of underground structure is derived. The realization process of the new method is demonstrated by an engineering example, and the influence of the change of mechanical parameters of surrounding rock on the stability coefficient of both is analyzed. The differences of their stability coefficients are compared. Finally, the laboratory model tests are carried out. The design of similar material ratio, the strength analysis, the simulation of different strata types are carried out. The measurement of the stress-strain distribution after the excavation of the stratum is analyzed and verified by combining the theory with the measured data.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU457

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄运飞;关于地下洞室形状的几个问题[J];水文地质工程地质;1989年06期

2 任文明;崔炜;张安;王国兴;梁久正;;离散单元法在地下洞室围岩稳定性分析中的应用研究[J];地下空间与工程学报;2013年S2期

3 吴浩;王飞;刘灏;;地下洞室选址及稳定性评价[J];科技致富向导;2011年20期

4 张兴武;徐小武;彭立彬;马田;朱今凡;薛立梅;;地下洞室安全监控分析模型探讨[J];岩石力学与工程学报;2002年S2期

5 易长平;卢文波;张建华;;爆破振动作用下地下洞室临界振速的研究[J];爆破;2005年04期

6 王红升;;简述地下洞室围岩失稳的判据分析[J];山西建筑;2008年13期

7 秦玉红;;地下洞室围岩稳定分析方法的研究现状[J];现代矿业;2009年05期

8 陶连金,张倬元,傅小敏;在地震载荷作用下的节理岩体地下洞室围岩稳定性分析[J];中国地质灾害与防治学报;1998年01期

9 王如宾;徐卫亚;石崇;周先齐;;高地震烈度区岩体地下洞室动力响应分析[J];岩石力学与工程学报;2009年03期

10 魏振华;刘志锋;;基于参数驱动的地下洞室三维建模研究[J];中国农村水利水电;2010年10期

相关会议论文 前10条

1 刘东升;;浅埋地下洞室与上部结构相互作用的有限元—边界元分析法[A];首届全国青年岩石力学学术研讨会论文集[C];1991年

2 吕爱钟;;深埋地下洞室有限元网格自动划分的新方法[A];岩石力学理论与工程实践[C];1997年

3 丁恒;;硬岩大跨地下洞室的修建技术[A];土木工程与高新技术——中国土木工程学会第十届年会论文集[C];2002年

4 陈建康;朱殿芳;赵文谦;王东;;地下洞室结构可靠度分析[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年

5 李新平;代翼飞;刘金焕;郭运华;徐剑;;地下洞室锚固结构的力学特性与锚固机理研究[A];第一届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2008年

6 刘景翼;;地下洞室原岩所处力学状态分析[A];地下工程经验交流会论文选集[C];1982年

7 赵跃堂;田绪坤;;地下洞室开挖过程的数值模拟[A];第一届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2005年

8 李宁;张志强;张平;;地下洞室设计新理念与仿真分析方法[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年

9 赵震英;杨淑清;;地下洞室围岩稳定试验研究[A];地下工程经验交流会论文选集[C];1982年

10 徐奴文;李彪;戴峰;肖厚云;何刚;;深埋地下洞室微震监测系统构建与工程应用[A];第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前1条

1 中国水利水电第十四工程局有限公司 杨立修;高边墙稳定施工技术创新水电站地下洞室建设[N];中国电力报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 江学良;岩石地下洞室与边坡的相互影响研究[D];中南大学;2008年

2 杨海霞;地下洞室全过程优化设计建模理论与分析方法[D];河海大学;2002年

3 彭道富;特大断面地下洞室多层耦合施工方法及其可靠度研究[D];天津大学;2006年

4 易长平;爆破振动对地下洞室的影响研究[D];武汉大学;2005年

5 石广斌;岩体地下洞室准三维有限元解析及应用[D];西安理工大学;2007年

6 孙博;高埋深地下洞室围岩破坏机理及其稳定性的细观力学研究[D];天津大学;2012年

7 吕涛;地震作用下岩体地下洞室响应及安全评价方法研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年

8 陈骏峰;地表建筑与地下洞室共同作用分析[D];华中科技大学;2008年

9 孙少锐;裂隙岩体地下洞室超欠挖预测及评价研究[D];河海大学;2004年

10 胡夏嵩;低地应力区地下洞室围岩稳定性研究[D];长安大学;2002年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘丙肖;基于地应力场加卸载的地下洞室稳定分析[D];湖南工业大学;2015年

2 韦劭君;深埋地下洞室传湿量的计算方法研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 张盼凤;非圆形地下洞室围岩收敛曲线近似构建方法研究[D];湖南大学;2015年

4 付雄;基于收敛—约束原理的地下洞室稳定性分析[D];湖南大学;2015年

5 吴家耀;浅埋软土地下洞室开挖支护研究[D];大连理工大学;2006年

6 赵凯;大型高边墙地下洞室施工稳定性及方案优选研究[D];北京交通大学;2009年

7 王海龙;大岗山水电站地下洞室动态热工数值模拟研究[D];西华大学;2006年

8 罗俊忠;断层对地下洞室围岩稳定性及其支护结构强度影响的数值试验研究[D];西安理工大学;2006年

9 王轮祥;基于随机理论的地下洞室渗流场分析研究[D];山东大学;2014年

10 魏博;大跨度高边墙地下洞室设计施工关键技术研究[D];北京交通大学;2010年



本文编号:1634711

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/1634711.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户c2520***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com