石膏围岩隧道衬砌结构破坏模式及时变可靠度模型

发布时间：2018-12-13 06:56

【摘要】：石膏围岩具有很强的膨胀性和腐蚀性,在隧道全寿命周期内均会引起衬砌结构自身强度劣化及受力增加,严重影响隧道二次衬砌结构可靠性.针对石膏围岩膨胀特性和腐蚀性对隧道二次衬砌结构的影响分别建立了二次衬砌结构膨胀破坏模式和腐蚀破坏模式;考虑石膏围岩膨胀性和腐蚀性对隧道衬砌结构的综合影响,建立了石膏围岩隧道二次衬砌结构综合破坏模式;基于结构体功能函数,推导出能够初步考虑围岩膨胀性和腐蚀性的隧道衬砌结构可靠度指标计算公式;并分别建立了三种破坏模式下的时变可靠度分析模型.采用石膏围岩隧道衬砌结构综合破坏模式下的时变可靠度模型对礼让隧道进行了分析,得到其在使用寿命100 a内的可靠度指标变化规律.根据计算结果可以优化石膏围岩隧道衬砌结构的抗腐蚀、抗膨胀和支护结构设计参数,并对石膏围岩隧道使用寿命周期内的合理维护及维修提供依据.研究成果可推广应用于隧道衬砌结构的可靠度研究中.
[Abstract]:The gypsum surrounding rock has strong expansibility and corrosiveness, which will cause the deterioration of the lining structure strength and the increase of the force during the whole life cycle of the tunnel, which seriously affects the reliability of the secondary lining structure of the tunnel. Aiming at the influence of expansion characteristics and corrosion of gypsum surrounding rock on the secondary lining structure of tunnel, the expansion failure mode and corrosion failure mode of secondary lining structure are established respectively. Considering the comprehensive influence of expansion and corrosion of gypsum surrounding rock on tunnel lining structure, the comprehensive failure mode of secondary lining structure of gypsum surrounding rock tunnel is established. Based on the function of the structure, the formulas for calculating the reliability index of tunnel lining structure which can consider the dilatability and corrosiveness of surrounding rock are derived, and the time-varying reliability analysis models under three failure modes are established respectively. The time-varying reliability model of gypsum surrounding rock tunnel lining structure under the comprehensive failure mode is used to analyze the Licheng tunnel, and the variation law of reliability index within 100 years of service life is obtained. According to the calculation results, the design parameters of corrosion resistance, expansion resistance and support structure of gypsum surrounding rock tunnel lining can be optimized, and the reasonable maintenance and maintenance of gypsum surrounding rock tunnel during its life cycle can be provided. The research results can be extended to study the reliability of tunnel lining structure.
【作者单位】： 北京科技大学土木与资源工程学院;中电建路桥集团有限公司;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51774057)
【分类号】：U451.4

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本文编号：2376110