黄土地层浅埋隧道围岩压力的上限分析
发布时间：2020-11-09 01:18
结构性是黄土地区围岩的显著特性,如何在岩土工程实际问题中合理地考虑这一特性是一个值得研究的问题。本文以黄土地区浅埋隧道为对象,将结构性参数引入极限分析上限法中,构造了多种滑动机构,推导出支护反力上限解表达式,利用MATLAB软件进行最优化计算,开展了黄土地层浅埋隧道稳定性的上限法研究,得出了以下结论。室内试验的结果表明结构性参数主要与摩尔库伦准则中粘聚力相关,通过数学拟合可以得到二者之间的关系表达式;考虑不同断面和模型简化思路,构造了三种浅埋隧道滑动机构,对各滑动机构的支护力上限解表达式进行了推导,滑动机构越复杂,上限解表达式中的自变量越多,求解难度越大,,上限解表达式的求解需借助最优化理论;分析各参数对支护反力的影响,发现支护反力随着结构性参数的增大而减小,结构性参数有助于围岩自稳能力的发挥,滑动面随结构性参数的增大而变窄;支护反力随隧道埋深的增大而增加,滑动面随埋深增大而拉长,支护反力随隧道跨度的增大而增加,滑动面随跨度增大而变宽,埋深与跨度对隧道稳定性影响较大,地表荷载增大对支护反力影响很小;推导了极限平衡理论中的浅埋隧道的谢家烋解与太沙基解,分析了前述参数对支护反力的影响并与极限分析解进行对照,发现极限平衡法无法全面体现山结构性对隧道稳定性的影响,极限平衡解与极限分析解的埋深—支护力曲线则较为相似,跨度变化时,谢家烋解的结果不可取,太沙基解的结果则小于极限分析解。最后,将极限平衡解与极限分析解的结果与实测资料进行了比对,认为极限分析上限法可以为实际工程提供有益参考。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U451.2
【部分图文】：
西安理工大学硕士学位论文现场观测与模型试验、数值模拟等三大类，针对浅埋隧道而言，常用的理衡法、滑移线法、极限分析法和一些解析解法等。场观测与模型试验观测是获得第一手工程资料的直接方法。现场观测避免了试验中的模型误算中的条件简化，是隧道工程研究中必不可少的手段之一。现场观测一的裂缝发展、破坏状态等因素来入手，进而对影响隧道稳定的因素进行分对一试验性黄土隧道进行长时间观测，绘出了随时间变化的破坏面图，如通过滑移线场法对实测规律进行了论证。王明年等【4】通过对郑西专线黄缝调查和隧道内围岩压力的测量，研究了大断面黄土隧道的深浅划分条件有其独到之处，但研究周期的漫长与研究条件的现实困难制约着这一方法时，现场观测法难以限定边界条件与模型材料，无法灵活地决定研究内容不能够有针对性地研究隧道稳定性问题，这时不得不借助于模型试验。
1 绪论ura 等【20】提出了一个由两个角度变量 , 控制的破坏模式，如图 1-3。因素，包括土体自重、土体剪切强度随着深度增加、剪切强度的异向性方向的夹角。βαβα图 1-3 Takemura 等提出的破坏模式及速度矢量图[20]Fig. 1-2 The failure mode and velocity vector graph proposed by Takemura
iX 分别为施加在物体上的面力与体力，如图2-4(a)所示。(a) (b)图2-4 静力场与机动场Figure 2-4 Statically admissible stress field and displacement permissible velocity field静力容许的应力场0ij 简称静力场，它满足以下条件：（1）在体积V内满足平衡方程，即：00ijiiXx （2.6）（2）在体积V内不违反屈服条件，即：( ) 0ijf （2.7）（3）在边界TA 上满足边界条件：0ij j i n T（2.8）其中，jn 为荷载作用处边界面法线单位向量。应当注意，静力容许的应力场0ij 只是要求满足上述三个条件，但不一定是真实的。显然，荷载作用下的真实应力场必定是一个静力场，也就是说，静力容许的应力场包括了真实应力场
【参考文献】
本文编号：2875655
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U451.2
【部分图文】：
西安理工大学硕士学位论文现场观测与模型试验、数值模拟等三大类，针对浅埋隧道而言，常用的理衡法、滑移线法、极限分析法和一些解析解法等。场观测与模型试验观测是获得第一手工程资料的直接方法。现场观测避免了试验中的模型误算中的条件简化，是隧道工程研究中必不可少的手段之一。现场观测一的裂缝发展、破坏状态等因素来入手，进而对影响隧道稳定的因素进行分对一试验性黄土隧道进行长时间观测，绘出了随时间变化的破坏面图，如通过滑移线场法对实测规律进行了论证。王明年等【4】通过对郑西专线黄缝调查和隧道内围岩压力的测量，研究了大断面黄土隧道的深浅划分条件有其独到之处，但研究周期的漫长与研究条件的现实困难制约着这一方法时，现场观测法难以限定边界条件与模型材料，无法灵活地决定研究内容不能够有针对性地研究隧道稳定性问题，这时不得不借助于模型试验。
1 绪论ura 等【20】提出了一个由两个角度变量 , 控制的破坏模式，如图 1-3。因素，包括土体自重、土体剪切强度随着深度增加、剪切强度的异向性方向的夹角。βαβα图 1-3 Takemura 等提出的破坏模式及速度矢量图[20]Fig. 1-2 The failure mode and velocity vector graph proposed by Takemura
iX 分别为施加在物体上的面力与体力，如图2-4(a)所示。(a) (b)图2-4 静力场与机动场Figure 2-4 Statically admissible stress field and displacement permissible velocity field静力容许的应力场0ij 简称静力场，它满足以下条件：（1）在体积V内满足平衡方程，即：00ijiiXx （2.6）（2）在体积V内不违反屈服条件，即：( ) 0ijf （2.7）（3）在边界TA 上满足边界条件：0ij j i n T（2.8）其中，jn 为荷载作用处边界面法线单位向量。应当注意，静力容许的应力场0ij 只是要求满足上述三个条件，但不一定是真实的。显然，荷载作用下的真实应力场必定是一个静力场，也就是说，静力容许的应力场包括了真实应力场
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 马林;刘乃飞;张军;;考虑围岩结构特性的黄土开挖隧道稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2015年S2期
2 宋春霞;黄茂松;周维祥;;黏土地层隧道开挖面三维稳定性上限分析[J];岩土工程学报;2015年04期
3 韩凯航;张成平;王梦恕;;浅埋隧道围岩应力及位移的显式解析解[J];岩土工程学报;2014年12期
4 王永甫;王成;唐晓松;;基于非关联流动法则的圆形隧洞滑移线解答[J];应用数学和力学;2013年12期
5 黄茂松;宋春霞;吕玺琳;;非均质黏土地基隧道环向开挖面稳定上限分析[J];岩土工程学报;2013年08期
6 张鑫源;胡晓敏;林盈;;遗传算法和粒子群优化算法的性能对比分析[J];计算机科学与探索;2014年01期
7 汤旅军;陈仁朋;尹鑫晟;孔令刚;黄博;陈云敏;;密实砂土地层盾构隧道开挖面失稳离心模型试验研究[J];岩土工程学报;2013年10期
8 王浩然;黄茂松;吕玺琳;周维祥;;考虑渗流影响的盾构隧道开挖面稳定上限分析[J];岩土工程学报;2013年09期
9 孟波;靖洪文;陈坤福;苏海健;杨圣奇;李元海;;软岩巷道围岩剪切滑移破坏机理及控制研究[J];岩土工程学报;2012年12期
10 宋春霞;黄茂松;吕玺琳;;非均质地基中平面应变隧道开挖面稳定上限分析[J];岩土力学;2011年09期
相关博士学位论文 前1条
1 冯志焱;非饱和黄土的结构性定量化参数与结构性本构关系研究[D];西安理工大学;2008年
本文编号：2875655
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2875655.html
