基于强度折减法公路小净距隧道围岩稳定性研究

发布时间：2017-08-09 10:22

  本文关键词：基于强度折减法公路小净距隧道围岩稳定性研究

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【摘要】：隧道围岩稳定性分析是地下工程领域研究的热点问题之一。由于小净距隧道的中间岩柱体厚度较小,其稳定性较普通单洞隧道复杂得多,因此,其稳定性应受到更加关注。传统有限元强度折减法在求解隧道围岩稳定性过程当中,其强度参数大多采用相同的折减系数。然而围岩发生剪切失稳时,其黏聚力和摩阻力对抵抗剪切破坏所起到的作用在时间上是有先后的,且所起的作用也是不一致的。同时也仅考虑了强度参数对隧道围岩稳定性的影响,没有考虑在强度参数弱化的同时,其刚度参数也会受到强度参数弱化的影响。本文采用双折减系数对小净距隧道围岩稳定性进行探讨,同时考虑刚度参数退化其围岩稳定性的影响,主要工作内容如下:⑴查阅国内外有关隧道及地下工程围岩稳定性文献资料,对其研究现状进行归纳总结;对隧道围岩稳定性的有关方法失稳破坏类型、失稳破坏的影响因素、失稳破坏过程特性以及失稳破坏的判据进行了详细的介绍。⑵介绍了岩土工程材料的屈服准则的选用对分析求解的影响,对广泛用于岩土工程材料的Mohr-Coulomb(M-C)屈服准则和Drucker-Prager(D-P)系列屈服准则进行了着重论述。⑶运用双折减系数基本原理对抗剪强度参数c和?采用不同的弱化系数,分析其对小净距隧道围岩稳定的影响,结果表明:采用内摩擦角?比黏聚力c弱化得更快这种弱化方法,其隧道拱顶在承受沉降位移能力上更强,且其洞室可以承受更大的内侧拱脚位移及更高最大主应力,在围岩发生剪切失稳这一破坏过程中,其抗剪能力得到更合理的调整,其更符合围岩破坏的实际过程。⑷运用刚度退化的基本原理和方法,将泊松比?和弹性模量E进行调整,提出变刚度隧道围岩强度折减法,探讨了刚度退化对小净距隧道围岩稳定性的影响。结果表明:?对隧道拱顶下沉、拱底沉降、最大主应力的影响要强于E;隧道内侧拱脚向内位移比外侧拱脚的要大,且在刚度调整时拱脚位移要比保持刚度不变时大;刚度调整导致等效塑性应变区减小,考虑刚度退化将推迟中夹岩柱塑性区贯通;将变刚度隧道围岩强度折减法应用于小净距隧道工程围岩稳定性评价,可依据安全系数的大小来评判设计的合理性,为支护参数及施工技术的选用提供参考。
【关键词】：小净距隧道 围岩稳定性 强度折减法 双折减方法 刚度退化
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U451.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 选题依据及课题研究意义9-12
• 1.1.1 选题依据9-10
• 1.1.2 课题研究价值和意义10-12
• 1.2 地下工程稳定性分析的研究现状12-17
• 1.2.1 围岩压力理论发展与现状12-13
• 1.2.2 岩土工程稳定性分析方法13-17
• 1.3 主要研究内容及方法17-18
• 1.4 研究目标18
• 1.5 可行性分析18-19
• 1.6 技术路线19-20
• 第二章 隧道围岩失稳机理分析20-29
• 2.1 隧道围岩失稳类型及特征分析20-22
• 2.2 影响围岩稳定性的因素22-26
• 2.2.1 自然因素22-24
• 2.2.2 人为因素24-26
• 2.3 围岩失稳判据研究26-28
• 2.3.1 围岩强度判据26-27
• 2.3.2 围岩变形量或变形率判据27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 有限元强度折减法基本理论29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 强度折减数值分析方法29-36
• 3.2.1 安全系数的定义29-31
• 3.2.2 岩土材料本构关系31-33
• 3.2.3 屈服准则的影响与选用33-36
• 3.3 不同D-P准则之间的安全系数转换36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 不同强度折减系数对小净距隧道围岩稳定性影响38-59
• 4.1 引言38
• 4.2 双折减系数基本原理38-40
• 4.2.1 双折减系数理论依据38-39
• 4.2.2 双折减系数实现方法39-40
• 4.3 算例分析40-57
• 4.3.1 计算模型的建立40-41
• 4.3.2 计算结果分析41-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 刚度退化下小净距隧道围岩稳定性分析59-70
• 5.1 引言59
• 5.2 刚度退化基本原理和方法59-62
• 5.2.1 M-C准则推导的泊松比的折减方法59-61
• 5.2.2 刚度参数E和? 同时进行调整61
• 5.2.3 只调整?61-62
• 5.2.4 只调整E62
• 5.3 算例分析62-68
• 5.3.1 计算模型的建立62-63
• 5.3.2 计算结果分析63-68
• 5.4 本章小结68-70
• 第六章 结论与展望70-73
• 6.1 主要结论70-71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读学位期间的研究成果78-79

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本文编号：644785