断层蠕滑错动作用下隧道衬砌损伤开裂研究及柔性连接抗错断措施

发布时间：2017-06-24 23:06

  本文关键词：断层蠕滑错动作用下隧道衬砌损伤开裂研究及柔性连接抗错断措施，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：断层作为一种地质构造在我国西部地区广泛分布,近年来,随着西部山区地区隧道工程的大量建设,因此断层问题经常在工程建设中遇到,断层蠕滑错动产生的永久变形很容易对隧道结构产生损害,使隧道结构产生开裂,甚至破坏隧道结构。鉴于此,本文在前人研究的基础上,以存在穿越断层情况较多的高黎贡山山区隧道作为背景,基于非线性有限元计算理论,建立了围岩-断层破碎带-隧道的断层蠕滑错动三维有限元分析模型,分别在不同断层错动距离,不同断层倾角等不同的断层错动条件下,应用扩展有限元原理,以研究衬砌的开裂力学行为。同时,确定一种倾角与一定错动距离的条件,建立了同等条件不同长度的衬砌节段之间设置柔性连接的隧道结构,分析采用这种措施对于隧道结构衬砌结构的损伤以及开裂的影响,评价该抗错断措施的效果。基于上述分析,本文研究结论如下：(1)断层错动距离,断层倾角对穿越其中的隧道衬砌结构会产生较大影响。其中包括衬砌纵向不同部位、同一截面不同位置处的应力、位移、开裂程度、裂缝长度、裂缝开度等。(2)柔型连接对于穿越断层隧道的抗错断能力具有明显的提高。在一定长度内,减小隧道节段长度,增加柔性连接数量,能有效的改善衬砌上应力的分布与幅值,较大程度的吸收隧道的位移变形,有效降低隧道衬砌局部的位错及开裂能量的积累,从而极大程度的减少裂缝的长度以及裂缝开度,甚至使得裂缝局部化,分散化。(3)柔型连接能显著地降低断层蠕滑错动对于隧道的损伤。隧道衬砌中柔性连接的设置,可以减少损伤面积、损伤程度,且设置的柔性连接结构数量越多,即衬砌节段长度越短,损伤越趋于局部化、分散化,使得衬砌结构上不易形成整片损伤程度较大的贯通损伤,降低了形成结构局部薄弱部位,甚至产生裂缝的可能。
【关键词】：TBM隧道 断层蠕滑错动 混凝土开裂 混凝土损伤 柔性连接
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.91
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 断层蠕滑错动对隧道结构的影响12-13
• 1.2.2 衬砌混凝土非线性开裂行为以及损伤本构关系13-15
• 1.3 研究内容15-17
• 第2章 混凝土裂缝扩展及塑性损伤理论17-34
• 2.1 扩展有限元基本原理17-28
• 2.1.1 位移模式的构造17-19
• 2.1.2 控制方程19-20
• 2.1.3 虚功原理与支配方程20-24
• 2.1.4 单元剖分及数值积分方案24-25
• 2.1.5 水平集法对于裂缝的描述25-26
• 2.1.6 基于扩展有限元法裂缝的ABAQUS实现26-28
• 2.2 混凝土损伤理论28-33
• 2.2.1 损伤概念及假设28-30
• 2.2.2 本文采用的损伤模型30-31
• 2.2.3 ABAQUS混凝土损伤塑性模型31-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第3章 断层蠕滑错动位移下无节段分割隧道衬砌开裂力学行为分析34-71
• 3.1 计算模型34-35
• 3.2 蠕滑错动距离对于无节段分割隧道衬砌结构的影响35-51
• 3.2.1 最大主应力分析36-39
• 3.2.2 最小主应力分析39-41
• 3.2.3 位移分析41-44
• 3.2.4 开裂分析44-51
• 3.3 断层倾角对于无节段分割隧道衬砌结构的影响51-68
• 3.3.1 最大主应力分析51-55
• 3.3.2 最小主应力分析55-58
• 3.3.3 位移分析58-61
• 3.3.4 开裂分析61-68
• 3.4 本章小结68-71
• 第4章 断层蠕滑错动位移下柔性连接隧道衬砌开裂力学行为分析71-121
• 4.1 柔性连接结构隧道衬砌模型71-73
• 4.2 节段长度为2m的柔性连接隧道衬砌开裂分析73-83
• 4.2.1 裂缝扩展73-77
• 4.2.2 裂缝开度77-83
• 4.3 节段长度为5m的柔性连接隧道衬砌开裂分析83-95
• 4.3.1 裂缝扩展83-90
• 4.3.2 裂缝开度90-95
• 4.4 节段长度为7m的柔性连接隧道衬砌开裂分析95-109
• 4.4.1 裂缝扩展95-100
• 4.4.2 裂缝开度100-109
• 4.5 柔性连接隧道与无节段分割隧道衬砌的开裂对比109-118
• 4.5.1 最大轴向应力分析109-111
• 4.5.2 最大剪应力分析111-113
• 4.5.3 最大主应力分析113-115
• 4.5.4 裂缝对比分析115-118
• 4.6 本章小结118-121
• 第5章 断层蠕滑错动位移下柔性连接隧道衬砌与无节段分割隧道衬砌损伤分析121-137
• 5.1 节段长度为2m的柔性连接隧道衬砌损伤分析121-124
• 5.2 节段长度为5m的柔性连接隧道衬砌损伤分析124-126
• 5.3 节段长度为7m的柔性连接隧道衬砌损伤分析126-129
• 5.4 无节段分割隧道衬砌损伤分析129-133
• 5.5 柔性连接隧道与无节段分割隧道衬砌的损伤对比133-135
• 5.5.1 拉致损伤对比分析133-134
• 5.5.2 压致损伤对比分析134-135
• 5.6 本章小结135-137
• 第6章 总结与展望137-143
• 6.1 结论137-142
• 6.2 展望142-143
• 致谢143-144
• 参考文献144-149
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目149

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 丛术平;董毓利;梁书亭;;柔性连接钢梁火灾行为的试验研究[J];建筑结构;2008年07期

2 苑振芳;王海川;;柔性连接的框架填充墙设计原则和实施[J];砖瓦;2013年06期

3 李晓东,董毓利,丛术平;柔性连接钢梁火灾行为的试验研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2005年02期

4 郭起钧;;硅酸盐工业墙板柔性连接的改进方案[J];硅酸盐建筑制品;1984年01期

5 贾冬云;;梁柱剪力板柔性连接计算的探讨[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2006年02期

6 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 赵成文;张玉平;陈绵健;;柔性连接应用优势与设计探讨[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年

2 苏芳;马建敏;;柔性连接偏心转子系统运动状态分析[A];第9届全国转子动力学学术讨论会ROTDYN'2010论文集[C];2010年

3 徐伟良;蒋菡;;柔性连接钢框架P-△效应的简化计算[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

4 陈伟军;;志成广场钢结构连廊柔性连接设计[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张煜;断层蠕滑错动作用下隧道衬砌损伤开裂研究及柔性连接抗错断措施[D];西南交通大学;2016年

2 刁云云;带连廊结构柔性连接体系的研究[D];广州大学;2007年

  本文关键词：断层蠕滑错动作用下隧道衬砌损伤开裂研究及柔性连接抗错断措施，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：479838