隧道作為地下永久性建筑,除了要保證開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性,還要求能夠抵抗圍巖長期蠕變所帶來的附加作用力。在工程實際中,部分黃土隧道在受到圍巖蠕變作用出現(xiàn)變形過大、襯砌開裂等現(xiàn)象,對結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定造成不利影響。因此,從力學(xué)角度深入分析黃土蠕變條件下荷載傳遞規(guī)律及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特點是亟待解決的重要課題。論文基于室內(nèi)試驗得到黃土蠕變模型,并引入圍巖加固體概念建立力學(xué)模型,推導(dǎo)得出考慮黃土蠕變條件下的荷載傳遞規(guī)律,同時建立合理計算模型對襯砌內(nèi)力計算,實現(xiàn)襯砌穩(wěn)定性分析。論文主要研究成果如下:（1）通過室內(nèi)土工試驗,分析唐家塬Q3黃土在不同應(yīng)力和含水量狀態(tài)下的蠕變特性,根據(jù)試驗結(jié)果選擇Burgers模型作為黃土蠕變模型進(jìn)行分析,同時基于數(shù)理統(tǒng)計方法分析模型參數(shù)及其隨含水量變化的規(guī)律;通過對比研究,驗證蠕變模型合理性。（2）引入圍巖加固體概念建立力學(xué)模型,同時考慮圍巖剪脹作用對隧道進(jìn)行粘彈塑性分析,得到圍巖蠕變過程中隧道應(yīng)力變形及支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載傳遞規(guī)律。上述研究過程中首先根據(jù)剪切滑移理論確定圍巖加固體厚度、彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角及粘聚力等基本力學(xué)參數(shù),然后基于修正的Burgers模型,得出考慮圍... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：168 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及評述
        1.2.1 黃土蠕變特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 隧道穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 隧道襯砌計算理論研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 研究方法和技術(shù)路線
2 黃土蠕變特性試驗研究及蠕變模型建立
    2.1 黃土流變特性
    2.2 實驗設(shè)備及原理
    2.3 蠕變實驗步驟
        2.3.1 采樣步驟
        2.3.2 試驗步驟
        2.3.3 試樣鉆孔直徑確定
    2.4 黃土試樣破壞形態(tài)分析
    2.5 黃土蠕變特性試驗數(shù)據(jù)分析
    2.6 黃土蠕變模型的建立
        2.6.1 流變模型理論
        2.6.2 蠕變模型建立及模型參數(shù)計算
        2.6.3 模型參數(shù)變化規(guī)律分析
    2.7 本章小結(jié)
3 襯砌結(jié)構(gòu)荷載傳遞規(guī)律理論分析
    3.1 統(tǒng)一強(qiáng)度理論
    3.2 圍巖加固體力學(xué)性質(zhì)確定
        3.2.1 支護(hù)反力確定
        3.2.2 圍巖加固體物理力學(xué)參數(shù)
    3.3 考慮圍巖剪脹作用的隧道彈塑性分析
        3.3.1 平面應(yīng)變條件下考慮圍巖剪脹特性的統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則
        3.3.2 圍巖彈性區(qū)分析
        3.3.3 圍巖塑性區(qū)分析
    3.4 考慮圍巖剪脹作用的隧道粘彈塑性分析
        3.4.1 粘彈性區(qū)蠕變位移解
        3.4.2 粘塑性區(qū)蠕變位移解
    3.5 襯砌荷載傳遞規(guī)律分析
        3.5.1 考慮剪脹作用的圍巖變形規(guī)律
        3.5.2 初期支護(hù)受力規(guī)律
        3.5.3 二次襯砌受力規(guī)律
    3.6 本章小結(jié)
4 隧道襯砌內(nèi)力計算及穩(wěn)定性分析
    4.1 曲墻拱隧道襯砌內(nèi)力計算
        4.1.1 理論模型建立
        4.1.2 偏壓荷載作用下隧道襯砌內(nèi)力計算
        4.1.3 彈性抗力作用下隧道襯砌內(nèi)力計算
        4.1.4 外荷載及彈性抗力共同作用下隧道襯砌內(nèi)力計算
        4.1.5 襯砌強(qiáng)度校核
        4.1.6 算例分析
        4.1.7 對比驗證
    4.2 直墻拱隧道襯砌內(nèi)力計算
        4.2.1 理論模型建立
        4.2.2 對比驗證
    4.3 本章小結(jié)
5 考慮黃土蠕變的隧道圍巖變形控制及應(yīng)用
    5.1 工程概況
        5.1.1 工程地質(zhì)條件
        5.1.2 設(shè)計施工概況
    5.2 現(xiàn)場監(jiān)測方案
        5.2.1 主要監(jiān)測內(nèi)容
        5.2.2 現(xiàn)場監(jiān)測方法
        5.2.3 現(xiàn)場監(jiān)測斷面
    5.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載傳遞規(guī)律及穩(wěn)定性評價
        5.3.1 初期支護(hù)受力分析
        5.3.2 二次襯砌荷載傳遞規(guī)律分析
        5.3.3 規(guī)范方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析
        5.3.4 考慮蠕變的支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
    5.4 圍巖變形規(guī)律及影響因素分析
        5.4.1 黃土隧道變形主要影響因素
        5.4.2 唐家塬隧道圍巖變形規(guī)律
    5.5 隧道圍巖變形綜合控制方案
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]公路隧道二次襯砌承載能力與優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 楊昌賢.西南交通大學(xué) 2010
[2]黃土的非線性流變本構(gòu)模型及其在逆作法工程中的應(yīng)用[D]. 張朝鵬.西安理工大學(xué) 2000



本文編號：3158653