國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者對(duì)隧道圍巖壓力拱進(jìn)行了大量研究,但目前大多數(shù)研究都基于圓形隧道,壓力拱的判別方法未形成統(tǒng)一,對(duì)影響壓力拱的因素以及壓力拱理論的工程應(yīng)用研究也不多。鑒于此,本文采用理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬綜合研究的方法,以圓形隧道為基礎(chǔ),對(duì)非圓形隧道圍巖塑性區(qū)和壓力拱形態(tài)特征以及壓力拱理論的工程應(yīng)用進(jìn)行研究。主要研究工作如下:1.以彈塑性理論推導(dǎo)的圓形隧道的塑性區(qū)公式為基礎(chǔ),研究隧道圍巖塑性區(qū)分布的影響因素。借助Matlab繪制圓形隧道的塑性區(qū),采用FLAC 3D進(jìn)行圓形隧道開(kāi)挖模擬,將彈塑性理論和數(shù)值模擬的圓形隧道的塑性區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析。2.通過(guò)物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬試驗(yàn)研究塑性區(qū)和壓力拱的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)塑性區(qū)與壓力拱關(guān)系密切,目前不考慮塑性區(qū)、單純地認(rèn)為切應(yīng)力升高部分就是壓力拱拱體的壓力拱判別方法存在不足。在物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,提出了隧道圍巖壓力拱的判斷標(biāo)準(zhǔn)及判斷方法。3.按照新的壓力拱判別標(biāo)準(zhǔn)和判別方法,通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了非圓形隧道在各種影響因素條件下的塑性區(qū)和壓力拱形態(tài)特征規(guī)律。4.將壓力拱理論應(yīng)用到隧道圍巖穩(wěn)定性分析中。通過(guò)數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)施加襯砌可以幫助圍巖形成壓力拱,并從壓力拱理論角度分析了襯砌施加的最佳時(shí)機(jī)。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U451.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 主要研究目標(biāo)及路線
        1.4.1 研究目標(biāo)
        1.4.2 主要技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
第二章 圓形隧道圍巖塑性區(qū)形態(tài)特征研究
    2.1 圓形隧道圍巖塑性區(qū)邊界方程
        2.1.1 圍巖應(yīng)力方程
        2.1.2 圍巖的塑性判據(jù)
        2.1.3 圍巖塑性區(qū)邊界方程
    2.2 圓形隧道圍巖塑性區(qū)形態(tài)特征理論解析
        2.2.1 內(nèi)摩擦角對(duì)塑性區(qū)的影響
        2.2.2 側(cè)壓力系數(shù)對(duì)塑性區(qū)的影響
        2.2.3 粘聚力與應(yīng)力比對(duì)塑性區(qū)的影響
    2.3 圓形隧道塑性區(qū)形態(tài)特征數(shù)值模擬分析
        2.3.1 計(jì)算軟件的介紹
        2.3.2 基本假定及模型條件設(shè)置
        2.3.3 不同條件下的圍巖塑性區(qū)分布
    2.4 數(shù)值模擬結(jié)果與理論解析結(jié)果對(duì)比分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 隧道圍巖壓力拱相關(guān)理論
    3.1 壓力拱的力學(xué)性質(zhì)
    3.2 壓力拱相關(guān)理論
    3.3 壓力拱邊界判別方法
    3.4 結(jié)合塑性區(qū)判別壓力拱的邊界
    3.5 本章小結(jié)
第四章 隧道圍巖壓力拱判別方法研究
    4.1 研究背景
    4.2 壓力拱判別方法物理模型試驗(yàn)研究
        4.2.1 確定模型試驗(yàn)的相似比
        4.2.2 模型試驗(yàn)材料及試驗(yàn)器材
        4.2.3 試驗(yàn)方案
        4.2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)
        4.2.5 試驗(yàn)結(jié)果分析
    4.3 壓力拱判別方法數(shù)值模擬研究
        4.3.1 計(jì)算模型和計(jì)算參數(shù)
        4.3.2 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果
        4.3.3 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果綜合分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 非圓形隧道圍巖壓力拱形態(tài)特征研究
    5.1 曲墻式隧道圍巖壓力拱形態(tài)特征研究
        5.1.1 內(nèi)摩擦角對(duì)壓力拱的影響
        5.1.2 側(cè)壓力系數(shù)對(duì)壓力拱的影響
        5.1.3 粘聚力與應(yīng)力比對(duì)壓力拱的影響
    5.2 直墻式隧道圍巖壓力拱形態(tài)特征研究
        5.2.1 內(nèi)摩擦角對(duì)壓力拱的影響
        5.2.2 側(cè)壓力系數(shù)對(duì)壓力拱的影響
        5.2.3 粘聚力與應(yīng)力比對(duì)壓力拱的影響
    5.3 模擬結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 基于壓力拱理論的隧道圍巖穩(wěn)定性分析
    6.1 壓力拱理論與圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
    6.2 壓力拱理論與圍巖壓力
    6.3 壓力拱理論在隧道圍巖襯砌支護(hù)中的應(yīng)用
        6.3.1 施加襯砌對(duì)壓力拱的影響
        6.3.2 壓力拱的形成機(jī)理
        6.3.3 壓力拱理論與隧道襯砌時(shí)間的關(guān)系
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 本文研究結(jié)論
    7.2 本文存在不足與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介

【參考文獻(xiàn)】

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