深埋非圆形压力隧洞考虑支护滞后过程的应力位移解析解

发布时间：2023-04-25 23:58

　　基于平面弹性复变函数中的保角变换方法,得到了带有衬砌的深埋非圆形压力隧洞,在原始地应力和静水压力共同作用下的应力位移解析解。本文考虑了衬砌的支护滞后效应,并且认为围岩与衬砌之间为完全接触。通过围岩与衬砌之间的应力与位移连续条件和衬砌内边界的应力边界条件,利用幂级数方法,将问题转化成求解线性方程组,利用FORTRAN协助编程计算求得三组解析函数的具体表达形式,分别为,围岩在无支护时对应的单位圆外解析函数;围岩在支护作用下对应的单位圆外解析函数;支护后,由于围岩与衬砌相互作用,衬砌对应的解析函数。进而得到围岩与衬砌内的应力和位移。以马蹄形孔洞为例,计算了在不同的侧压力系数、位移释放系数和内水压力下,围岩边界和衬砌内外边界的切向正应力、径向应力和剪应力。并且发现,根据实际工况,应综合考虑位移释放系数和内水压力对衬砌与围岩应力的影响。在正常工况下,内水压力较小时,可以考虑在建设隧洞时推迟支护,从而降低衬砌切向正应力的大小:当水压力较大时,隧洞应提前支护,防止边界出现拉应力。本文利用ANSYS有限元软件对该算例进行了数值模拟分析,求得围岩边界和衬砌内外边界的切向正应力、径向应力和剪应力的数值解,...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
    1.3 本文研究思路与内容
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究思路
    1.4 本章小结
第2章 平面弹性复变函数方法
    2.1 双调和函数的求解
    2.2 应力和位移分量的表示
    2.3 边界条件的表示
    2.4 保角变换方法
    2.5 无支护时围岩的全部位移
    2.6 有支护时围岩与衬砌的位移
    2.7 应力和位移边值条件
        2.7.1 衬砌内边界应力边界条件
        2.7.2 围岩与衬砌接触面应力连续条件
        2.7.3 围岩与衬砌接触面位移连续条件
    2.8 本章小结
第3章 解析函数的求解过程
    3.1 衬砌内边界应力边界条件的求解
    3.2 接触面上应力连续条件的求解
    3.3 接触面上位移连续条件的求解
    3.4 解析函数的求解
    3.5 求解应力和位移
        3.5.1 衬砌与围岩内任一点应力的求解
        3.5.2 衬砌与围岩内任一点位移的求解
    3.6 本章小结
第4章 解析解与数值解分析
    4.1 算例
    4.2 边值条件的检验
    4.3 解析解与数值解的对比分析
        4.3.1 ANSYS模拟支护滞后过程
        4.3.2 数值解的求解
    4.4 不同侧压力系数下的应力分析
    4.5 不同位移释放系数下的应力分析
    4.6 不同静水压力下的应力分析
    4.7 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
作者简介



本文编号：3801321