【摘要】：巖石隧道是可簡化為平面應變問題的常見地下工程結(jié)構(gòu),圍巖彈塑性解答是隧道穩(wěn)定性分析的理論基礎,且錨桿支護可提高隧道的穩(wěn)定性。目前,對圓形隧道圍巖彈塑性分析的研究都是集中在某一方面,并不能在理論上給出總的變化規(guī)律。不同的強度準則對結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的影響非常明顯,應綜合盡可能多的強度準則,并考慮圍巖的變形特征和錨桿支護作用,獲得統(tǒng)一形式的隧道塑性理論解答,探究相應的變化規(guī)律與具體差異,以供工程設計合理選擇并有效指導隧道支護施工。本文針對巖土工程8種常用強度準則,建立了平面應變統(tǒng)一線性方程,并將其應用于無錨桿支護、有錨桿支護兩種情況下的圍巖彈-脆-塑性分析,獲得了具有實際工程指導意義的理論解答。所開展的主要研究內(nèi)容與取得的重要結(jié)論如下:(1)針對巖土工程中常用的8種強度準則,給出每個準則的平面應變表達式,進而歸納建立了適用于8種強度準則的平面應變統(tǒng)一方程。該平面應變統(tǒng)一方程的形式簡潔、統(tǒng)一,選取不同的方程參數(shù)就能對應得到不同的強度準則,便于探討平面應變條件下巖土結(jié)構(gòu)的強度理論效應。(2)基于平面應變統(tǒng)一線性方程和彈-脆-塑性模型,綜合考慮圍巖剪脹特性和塑性區(qū)不同彈性應變情況,推導了無錨桿支護隧道圍巖的應力與位移解答,并對其進行了可比性分析,結(jié)合參數(shù)分析討論了圍巖的強度理論效應。結(jié)果表明:無錨桿支護隧道圍巖的強度理論效應明顯,應優(yōu)先選用廣義Matsuoka-Nakai準則、統(tǒng)一強度理論(b=1/2)、Mogi-Coulomb準則和廣義Lade-Duncan準則。(3)通過均勻化方法,將錨桿支護圍巖轉(zhuǎn)換為均勻、連續(xù)的等效材料,并求解圍巖的等效殘余抗剪強度參數(shù),進而基于平面應變統(tǒng)一方程與錨桿中性點理論,推導了錨桿支護圍巖的塑性區(qū)半徑、塑性區(qū)位移和應力解析解,最后探討了錨桿支護圍巖的強度理論效應以及錨桿密度、錨桿長度、強度準則對隧道洞壁位移的影響。(4)對于錨桿支護圍巖,錨桿密度的增加可以有效減小隧道圍巖的洞壁位移;在具有較高地應力或質(zhì)量較差的巖體中,只有增加錨桿長度才能有效控制隧道洞壁位移,且錨桿密度和錨桿長度對洞壁位移的影響受強度準則影響。因此,隧道錨桿支護設計應考慮錨桿密度、錨桿長度及強度準則的綜合影響。
【圖文】：

四種強度準則的極限線

2.1四種強度準則的極限線圖2.2 DP準則的極限線圖2.3三種強度準則極限線圖 2.3 為廣義 MN 準則、廣義 LD 準則、UST( b 0、1/2 和 1)的 π 平面極限線，極限線的相對大小關系為：UST0(即 MC 準則)<UST1/2<UST1，，MC 準則<廣義 MN 準則<廣義 LD 準則，這是由于廣義 MN 準則、廣義 LD 準則、UST(b=1/2、1)均不同?
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U455.7

【參考文獻】

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本文編號：2704813