【摘要】：隨著隧道的大量建設(shè),我國隧道總長已位居世界前列。然而,在修建與營運過程中,隧道襯砌常伴隨出現(xiàn)一些病害缺陷;如脫空、裂縫、滲漏水、襯砌厚度不足、麻面等。其中,裂縫就是一種常見的病害,出現(xiàn)在隧道襯砌,時刻威脅著隧道的安全運營。然而,不同的裂縫對隧道的影響不同,有的危害大,有的危害小,有的甚至對隧道沒有危害。如何判別這一現(xiàn)象,需具體對隧道裂縫進(jìn)行分析。襯砌裂縫的表現(xiàn)形式五花八門,因而其分類也是多種多樣。國內(nèi)外學(xué)者以其研究方式的不同,分類方式也有很大的差異,本文將結(jié)合江西地區(qū)的水文地質(zhì)條件、地形地貌、施工工法等對隧道襯砌裂縫進(jìn)行分析。江西地區(qū)多是砂巖地質(zhì),而砂巖的流變特性明顯。當(dāng)圍巖蠕變引起的襯砌內(nèi)力超過混凝土的強(qiáng)度后,襯砌會產(chǎn)生次生裂縫。次生裂縫與原生裂縫不同,多處于不穩(wěn)定狀態(tài),持續(xù)發(fā)育,對隧道的穩(wěn)定性影響巨大。本文將選取江西地區(qū)典型砂巖制備試樣,進(jìn)行砂巖的相關(guān)力學(xué)實驗,分析砂巖的蠕變曲線,從而確定砂巖的經(jīng)驗本構(gòu)模型和蠕變力學(xué)模型。采用ABAQUS有限元軟件模擬圍巖蠕變作用下隧道襯砌的穩(wěn)定性,分析隧道襯砌的薄弱點(即易于開裂處)。通過模擬發(fā)現(xiàn),蠕變作用下,拱頂?shù)膽?yīng)力、變形變化最大。所受應(yīng)力最大能達(dá)到2.5MPa,變形量最大能達(dá)到21mm,最容易引發(fā)裂縫。拱腰和邊墻影響較小�；跀U(kuò)展有限元理論及cohesive技術(shù),采用ABAQUS深入分析不同位置、不同角度(與隧道軸線成一定夾角)的次生裂縫,在蠕變的作用下,裂縫的擴(kuò)展過程。得出隨著圍巖上覆層厚度增加,圍巖荷載呈線性增長,在軟巖蠕變作用下,更容易引發(fā)裂縫的擴(kuò)展。且與隧道軸線夾角?45以內(nèi),隨著夾角的增大,裂縫更容易向下擴(kuò)展。
【圖文】：

然后可以通過運用 ANSYS 軟件安可以得到裂縫的應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)，通以算出1f 值，進(jìn)而與 比較判斷襯砌裂縫的安全性。廷的 María D.Crespo 等[67]人運用有限元分析方法研究了溫度和預(yù)制影響，比較應(yīng)力和強(qiáng)度的演變評估開裂風(fēng)險。的David L.N. de F. Amorim 等[68]人提出一種用于管道和隧道結(jié)構(gòu)的非，這個方法是基于集中損傷力學(xué)和混凝土開裂的數(shù)學(xué)模型，由此表征態(tài)，甚至可以量化一個簡化的裂紋張開位移 。ith[69]首次提出損傷力學(xué)與裂縫寬度的表達(dá)式，建立了脆性損傷力學(xué)理研究裂縫的能量關(guān)系提供了重要的基礎(chǔ)理論。Ksenofontov 等[70]進(jìn)一與混凝土配筋率的關(guān)系，，以脆性斷裂理論為基礎(chǔ)，通過有限元軟模擬開裂的關(guān)系后與實驗數(shù)據(jù)加以對比驗證。道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等級評定標(biāo)準(zhǔn)方面，Zihai Shi[71]提出了虛擬殼觀點，如型的優(yōu)點在于簡化了襯砌與巖層的相互作用關(guān)系，優(yōu)化了襯砌結(jié)構(gòu)位算方法，可以更容易分析不同位置裂縫的應(yīng)力及位移，使襯砌結(jié)構(gòu)的易。

2.1 隧道襯砌裂縫的產(chǎn)狀及狀態(tài)研究隧道襯砌裂縫成因復(fù)雜，影響因素眾多，且襯砌裂縫表觀特征呈多樣性。根據(jù)不同的研究方向，從宏觀的明顯裂縫到微觀的細(xì)微裂縫，按裂縫不同的呈現(xiàn)形態(tài)，對隧道襯砌裂縫的分類也不同。結(jié)合以往的大量調(diào)研資料，可以將裂縫展開如下分類：（1）按裂縫出現(xiàn)部位分類隧道斷面一般由三部分組成：拱部、墻部和仰拱，因而可以就裂紋出現(xiàn)在相應(yīng)的部位來分類，簡單的分為：拱部裂縫、側(cè)墻裂縫及仰拱裂縫。而這樣粗略的分類難以準(zhǔn)確地描述裂縫，因為即使同是拱部裂縫，因其出現(xiàn)位置的差別，其對隧道的影響也不一樣。進(jìn)一步可把拱部裂縫可分為：拱頂裂縫、拱腰裂縫和拱腳裂縫。側(cè)墻裂縫又可為：Pt墻頂部裂縫、側(cè)墻腰部裂縫和側(cè)墻腳部裂縫。而仰拱因其承受圍巖的力較小，被底板所覆蓋，且不易產(chǎn)生裂縫，對隧道危害較小，因而對其分類較為簡略。（2）按裂縫發(fā)展方向分類裂縫并不是按規(guī)律出現(xiàn)的，出現(xiàn)在拱頂?shù)牧芽p也可能會延續(xù)到拱腰乃至側(cè)墻，這種裂縫按部位分類就難以界定，因而采用按發(fā)展方向進(jìn)行分類，可以分為：縱向裂縫、斜向裂縫、環(huán)向裂縫。
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U451

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2532737