【摘要】：隧道施工中,圍巖和支護結(jié)構(gòu)的變形與受力是與時間密切相關(guān)的。隧道開挖初期處于穩(wěn)定狀態(tài)的圍巖由于沒有及時施加支護常會發(fā)生坍塌現(xiàn)象。本文依托蓮塘隧道,結(jié)合理論推導、試驗分析和數(shù)值模擬,重點研究隧道施工中空間效應和時間效應共同作用下圍巖變形規(guī)律、圍巖應力和支護結(jié)構(gòu)受力特征,并分析了不同圍巖質(zhì)量下隧道施工中開挖進尺、拱架間距和二襯支護時機這些施工參數(shù)對隧道變形和受力的影響。主要研究工作和內(nèi)容如下:(1)統(tǒng)計相關(guān)巖石蠕變試驗資料,確定圍巖蠕變本構(gòu)模型,推導了一維狀態(tài)下和三維狀態(tài)下圍巖蠕變參數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并根據(jù)巖石蠕變規(guī)律進行曲線擬合和參數(shù)轉(zhuǎn)換,從而確定了不同圍巖質(zhì)量下蠕變參數(shù)的取值區(qū)間,并結(jié)合實際監(jiān)測資料采用位移反分析法得到了圍巖蠕變的計算參數(shù)。(2)采用圍巖蠕變本構(gòu)模型對隧道施工過程進行了數(shù)值模擬,研究施工中空間效應和時間效應的共同作用對隧道變形規(guī)律、圍巖應力和支護結(jié)構(gòu)受力特征的影響,包括施工干擾無法監(jiān)測的初期變形計算,拱頂沉降和沉降速率的變化規(guī)律,拱頂和側(cè)壁圍巖的應力變化規(guī)律,初期支護和二襯的應力變化規(guī)律,較為系統(tǒng)地分析空間效應和時間效應共同作用下隧道施工過程中力學行為。(3)基于上述數(shù)值模型,進一步研究了開挖進尺、拱架間距和二襯支護時機等施工參數(shù)對圍巖應力和變形以及支護結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律,并根據(jù)不同開挖進尺下的圍巖應力確定了Ⅲ級和Ⅳ級圍巖隧道的安全開挖進尺,根據(jù)不同拱架間距下初期支護拱架的受力規(guī)律確定了Ⅳ級圍巖隧道的安全拱架間距。上述研究有助于正確地認識施工中空間效應和時間效應共同作用對隧道變形和受力的影響,同時可為隧道施工中節(jié)約成本和加快工程進度提供借鑒。
【圖文】：

與時間參量有關(guān)、并與粘壺元件／／相并聯(lián)的巖土材料基本流變力學性態(tài)有純逡逑粘、粘彈、粘塑和粘彈塑這４種，再將它們與瞬彈五和塑性Ｆ元件作串、并聯(lián)組逡逑合，則可派生１５種不同的復合流變本構(gòu)模型，如圖１－１所示。逡逑Ｈｏｏｋｅ＃：邐Ｋｅｈ，ｍ邋體邐Ｗｌｌｉ體邐Ｎｅｗｉｃｍ＃；邋Ｂｉｎｇｈａｍ＃－逡逑ｈ：＇邐７，逡逑）■：，邐—Ｐ＾ＶＶｌ邋，ｈ邐ｒ＾Ｚ）—］逡逑邐°邋＇邋ｆ邋邐—＝＿ｉ邋逡逑瞬邐粘彈性邋粘彈塑性邋粘性｜粘塑性逡逑時逡逑性邐完全回彈｜部分回彈邐不回彈逡逑態(tài)逡逑邐衰減蠕變邐定常蠕變邋，逡逑邐流變性態(tài)邐＾逡逑圖１－丨流變力學模型及其統(tǒng)一化處理逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｍｅｃｈａｎｉｃｓ邋ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋ｉｔｓ邋ｕｎｉｆｉｅｄ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑通過對巖石流變力學性態(tài)及其所對應的流變力學模型的研宄，運用各種流變逡逑力學模型間的相互關(guān)系，以及流變力學模型與流變力學性態(tài)之間的對應關(guān)系，可逡逑以提出用巖石的加卸載蠕變試驗結(jié)果

邐北京交通大學碩士學位論文邐逡逑測資料用位移反分析法得到不同圍巖質(zhì)量的蠕變計算參數(shù)，并結(jié)合圍巖的地勘資逡逑料確定圍巖的抗拉強度和抗剪強度。逡逑（２）研宄施工中空間效應和時間效應的共同作用對隧道變形規(guī)律、圍巖應力逡逑和支護結(jié)構(gòu)受力特征的影響，包括施工干擾無法監(jiān)測的初期變形計算，拱頂沉降逡逑和沉降速率的變化規(guī)律，，拱頂和側(cè)壁圍巖的應力變化規(guī)律，初期支護和二襯的應逡逑力變化規(guī)律，較為系統(tǒng)地分析空間效應和時間效應共同作用下隧道施工過程中力逡逑學行為。＾、逡逑（３）從圍巖沉降、圍巖應力和支護結(jié)構(gòu)受力的角度，系統(tǒng)性分析不同圍巖質(zhì)逡逑量下隧道開挖的施工參數(shù)對隧道變形和受力的影響，包括開挖進尺、拱架間距和逡逑二襯支護時機。逡逑本文主要技術(shù)路線圖如圖１－２所示。逡逑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U451.2

【參考文獻】

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本文編號：2657972