软弱围岩水工隧洞施工性态的力学行为及支护参数研究

发布时间：2017-06-08 10:15

  本文关键词：软弱围岩水工隧洞施工性态的力学行为及支护参数研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在软弱围岩条件下,隧洞工程的围岩有着显著的流变性,给施工工艺和支护结构设计带来了一系列特殊的问题。而洞室围岩的受力及变形只有从流变学的观点出发,才能对隧洞施工期的失稳、围岩位移、支护结构的应力等随时间的持续而发展作出合理的解释。只有考虑围岩的变形与时间的关系—蠕变效应,才能充分说明围岩与支护结构之间的相互作用受力随时间变化的实质,同时对施工工艺也有一定的指导性。因此,对考虑围岩如蠕变特性时隧洞的变形特征及支护方法的研究有着重要意义。本文以木里河水工隧洞为实际工程背景,采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的研究方法,研究了木里河水工隧洞在考虑围岩蠕变特性的条件下隧洞围岩的变形特征,以及隧洞支护结构施作时机的设计问题,主要内容如下：(1)采用室内相似模型试验,获得了隧洞洞周围岩收敛位移的变化规律,研究了软弱围岩隧洞施工的力学性态及支护结构的破坏形态。(2)利用有限差分软件FLAC3D,在考虑围岩蠕变特性的情况下,对隧洞开挖后隧洞洞周围岩表现出的力学行为特征进行分析研究。(3)通过对初支的不同支护时机、厚度以及二衬的支护时机进行数值模拟计算,获得了隧洞洞周围岩的收敛位移和支护结构内力的变化规律,从控制围岩位移和结构内力的角度得到在考虑围岩蠕变特性时隧洞支护结构的最佳支护时机和厚度。
【关键词】：水工隧洞 软弱围岩 蠕变特性 围岩稳定 模型试验 支护参数
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 软岩蠕变特性的研究状况13-15
• 1.2.2 软弱围岩条件下支护研究现状15-18
• 1.3 研究内容18-19
• 1.4 技术路线19-20
• 第2章 软弱围岩施工性态的力学行为相似模型试验研究20-36
• 2.1 相似定理推导20-26
• 2.1.1 相似第一定理(相似正定理)20-22
• 2.1.2 相似第二定理(π定理)22-23
• 2.1.3 相似准则的导出方法23-25
• 2.1.4 单值定理25-26
• 2.2 试验相似关系的确定26-28
• 2.2.1 试验相似比26
• 2.2.2 相似材料26-28
• 2.3 试验方法和步骤28-31
• 2.3.1 试验装置28-29
• 2.3.2 量测项目29-30
• 2.3.3 试验系列和步骤30-31
• 2.4 试验结果31-35
• 2.4.1 隧洞开挖后围岩的变形特征31-33
• 2.4.2 施加初支后支护结构的破坏形态33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 数值模拟原理概述36-42
• 3.1 原理概述36-37
• 3.2 本构模型37-42
• 第4章 软岩隧洞施工围岩稳定性研究42-57
• 4.1 数值模拟研究概况42-46
• 4.1.1 三维空间模型的建立42-43
• 4.1.2 计算参数的选取43-44
• 4.1.3 蠕变计算时间的确定44-45
• 4.1.4 围岩的变形及稳定性分析45-46
• 4.2 隧洞毛洞开挖时间效应分析46-48
• 4.2.1 应力计算结果46-47
• 4.2.2 位移场计算结果47-48
• 4.3 隧洞毛洞开挖时空效应分析48-55
• 4.3.1 应力场计算结果49-51
• 4.3.2 位移场计算结果51-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 软弱围岩隧洞支护结构设计57-84
• 5.1 软弱围岩支护结构概况57-61
• 5.1.1 软弱围岩支护原理57-58
• 5.1.2 围岩特征曲线的确定58-59
• 5.1.3 支护结构参数的选取59-61
• 5.1.4 软岩开挖支护方法模拟61
• 5.2 初期支护结构设计61-76
• 5.2.1 位移场计算结果分析62-70
• 5.2.2 初期支护应力计算结果分析70-76
• 5.3 二衬支护结构优化76-81
• 5.3.1 位移场计算结果77-79
• 5.3.2 二次衬砌应力计算结果分析79-81
• 5.4 不同开挖支护方法计算分析81-82
• 5.5 本章小结82-84
• 第6章 结论及展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 吴梦军;张永兴;蒋树屏;刘新荣;李p樛，

本文编号：432215