裂縫是隧道襯砌常見的病害之一,裂縫的出現(xiàn)將影響隧道工程的正常施工、運營,降低襯砌結構的安全性;軟弱夾層作為一種常見的不良地質(zhì)條件,對圍巖完整性、強度造成損害,進而影響襯砌裂縫的穩(wěn)定性以及襯砌的承載能力。因此,基于工程背景,本文將“軟弱夾層”與“裂損襯砌”兩個問題結合,針對在含有穿越隧道拱頂?shù)恼卉浫鯅A層圍巖條件下,拱頂、拱腰裂損襯砌的穩(wěn)定性展開研究。通過模型試驗、斷裂力學理論以及有限元數(shù)值計算等方法,得到了在不同傾角的穿越隧道拱頂正交軟弱夾層影響下,襯砌所受圍巖壓力、襯砌內(nèi)力分布、裂縫應力強度因子、承載能力安全系數(shù)等數(shù)據(jù),進而對裂損襯砌的變形、受力特性以及破壞機理展開研究。主要工作內(nèi)容如下:（1）通過地層—結構模型,制作了隧道相似模型試驗裝置,完成了均質(zhì)地層、含有穿越拱頂?shù)?0°正交軟弱夾層地層條件下,拱頂、拱腰裂損襯砌的漸進加載試驗,研究了襯砌—圍巖徑向接觸壓力變化規(guī)律以及襯砌內(nèi)力分布規(guī)律,進而分析了軟弱夾層對裂損襯砌受力的影響機理。（2）基于斷裂力學理論,通過有限元數(shù)值模擬計算了拱頂穿越10°至80°傾角正交軟弱夾層條件下拱頂裂縫和拱腰裂縫的應力強度因子K_I、K...

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
主要符號
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 襯砌承載能力的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 襯砌裂縫的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 軟弱結構面對隧道穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 存在的不足
    1.3 研究內(nèi)容及技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
        1.3.3 本文主要創(chuàng)新點
2 穿越軟弱夾層的裂損襯砌漸進加載模型試驗
    2.1 實驗目的
    2.2 相似理論與相似關系
        2.2.1 相似模型試驗基本理論
        2.2.2 相似模型試驗三定理
        2.2.3 相似判據(jù)
    2.3 模型試驗物理參數(shù)
        2.3.1 工程背景與物理參數(shù)
        2.3.2 材料物理參數(shù)
    2.4 試驗裝置制作
        2.4.1 隧道模型箱
        2.4.2 襯砌模型制作
        2.4.3 監(jiān)測方法
    2.5 試驗工況與試驗步驟
        2.5.1 試驗工況
        2.5.2 加載步驟
    2.6 試驗結果分析
        2.6.1 徑向土壓力變化趨勢
        2.6.2 裂損襯砌內(nèi)力分析
        2.6.3 軟弱夾層對襯砌受力的影響機理
    2.7 小結
3 軟弱夾層對襯砌裂縫穩(wěn)定性影響研究
    3.1 引言
    3.2 襯砌裂縫穩(wěn)定性評價方法
        3.2.1 斷裂力學基本理論
        3.2.2 裂縫穩(wěn)定性系數(shù)
    3.3 襯砌裂縫穩(wěn)定性評價方案
        3.3.1 有限元模擬方案
        3.3.2 有限元模擬參數(shù)及模型建立
    3.4 各因素對裂縫穩(wěn)定性影響的分析
        3.4.1 模擬結果及可行性分析
        3.4.2 軟弱夾層傾角對裂縫穩(wěn)定性影響
        3.4.3 裂縫深度對裂縫穩(wěn)定性影響
    3.5 小結
4 軟弱夾層對裂損襯砌承載能力影響研究
    4.1 引言
    4.2 裂損襯砌截面承載能力穩(wěn)定性評價方法
    4.3 裂損襯砌截面承載力安全系數(shù)計算
        4.3.1 裂損截面承載力安全系數(shù)
        4.3.2 襯砌承載力安全系數(shù)分布
    4.4 小結
5 軟弱夾層影響下襯砌受力特性及破壞機理分析
    5.1 引言
    5.2 襯砌各截面受力特性
        5.2.1 拱頂受力特性
        5.2.2 拱肩至拱腰受力特性
        5.2.3 拱腳受力特性
        5.2.4 仰拱和拱底受力特性
    5.3 圍巖—軟弱夾層—襯砌相互作用機理
        5.3.1 簡化荷載—結構模型
        5.3.2 裂損襯砌受力及破壞機理分析
    5.4 小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
附錄
    A.作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術成果及得獎情況
    B.作者攻讀碩士學位期間參與的科研項目
    C.學位論文數(shù)據(jù)集
致謝



本文編號：4024346