本文關鍵詞：黃土公路隧道帶裂縫襯砌安全性評價

  更多相關文章： 黃土隧道 襯砌裂縫 安全系數(shù) 應力強度因子 截面承載力 安全預警

【摘要】：黃土公路隧道襯砌開裂病害在施工和運營過程中十分常見,眾多隧道在襯砌開裂后仍然能安全地工作。本文以西部某隧道為例,利用斷裂力學理論和數(shù)值模擬,對帶裂縫襯砌安全性評價方法進行了研究,并建立安全預警系統(tǒng)。本文主要得出以下幾點結論:1)本文對黃土隧道襯砌開裂病害成因及危害進行了分析,并對裂縫分布、走向及力學形態(tài)進行了總結。結合對西部某黃土隧道襯砌裂縫的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),寬度大于0.3mm的裂縫居多,平行于隧道軸線的縱向裂縫對襯砌結構危害較大,且超過3/4的縱向裂縫分布于拱頂。并通過抽檢發(fā)現(xiàn),裂縫深度跨度較大,最深可接近二次襯砌厚度,對隧道的安全運營威脅極大。2)襯砌裂縫尖端處應力較為集中,是隧道襯砌低應力斷裂的罪魁禍首。本文用應力強度因子表征裂縫尖端處的應力場,結合斷裂韌度和斷裂判據(jù),總結出襯砌裂縫尖端穩(wěn)定性安全系數(shù)K1的計算公式。同時,考慮裂縫破壞了襯砌結構的完整性,降低了截面極限承載力。因此對開裂襯砌截面極限承載力重新進行了計算,并分為全截面開裂,外側受壓內(nèi)側受拉和外側受拉內(nèi)側受壓三種情況求解,進而得出開裂截面極限承載力安全系數(shù)K2。綜合考慮得出帶裂縫襯砌截面安全系數(shù)K=min(K1,K2)。3)以西部某黃土隧道為例,根據(jù)地表水沿地表裂縫浸入黃土圍巖程度和區(qū)域的不同設置幾種工況。運用理論計算和數(shù)值模擬手段,求解出幾種工況下的拱頂帶裂縫襯砌的安全系數(shù)K,并對安全系數(shù)K隨拱頂裂縫深度的變化規(guī)律進行了分析。分析得出安全系數(shù)K值隨拱頂裂縫深度的增加加速下降,同時得出裂縫深度越深對隧道工況的變化越敏感。最后對幾種工況下的帶裂縫隧道襯砌結構進行安全預警分析,并得出相應工況下的安全預警等級區(qū)間表。本文對開裂襯砌安全性評價提供了新的評價方法,該方法可有效地考慮到襯砌裂縫尖端穩(wěn)定性和截面極限承載力,并能最終對具體工程進行安全預警。該方法可為黃土公路隧道開裂襯砌安全性的進一步研究提供參考。
【關鍵詞】：黃土隧道 襯砌裂縫 安全系數(shù) 應力強度因子 截面承載力 安全預警
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.91
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究目的及研究意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述9-13
• 1.2.1 混凝土斷裂力學國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 黃土隧道襯砌國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-14
• 第二章 黃土公路隧道襯砌裂縫特性研究14-25
• 2.1 概述14-16
• 2.1.1 黃土的工程特性14
• 2.1.2 黃土隧道的圍巖特性14-15
• 2.1.3 黃土地表裂縫15-16
• 2.2 隧道襯砌裂縫分類16-18
• 2.2.1 按裂縫發(fā)展方向分類16-17
• 2.2.2 按裂縫產(chǎn)生部位分類17-18
• 2.2.3 按裂縫的力學形態(tài)分類18
• 2.3 隧道襯砌開裂成因及危害18-19
• 2.3.1 襯砌開裂成因18-19
• 2.3.2 襯砌開裂危害19
• 2.4 襯砌裂縫監(jiān)測19-22
• 2.4.1 裂縫監(jiān)測目的20
• 2.4.2 裂縫監(jiān)測方法20-22
• 2.5 隧道現(xiàn)場檢測統(tǒng)計分析22-24
• 2.6 本章小結24-25
• 第三章 帶裂縫襯砌結構安全性評價方法研究25-42
• 3.1 引言25
• 3.2 裂縫尖端穩(wěn)定性安全系數(shù)K125-34
• 3.2.1 應力強度因子（SIF）26-29
• 3.2.2 應力強度因子計算方法29-33
• 3.2.3 斷裂韌度33
• 3.2.4 斷裂判據(jù)33-34
• 3.3 截面承載力安全系數(shù)K234-40
• 3.4 帶裂縫襯砌安全性評價方法40-41
• 3.5 本章小結41-42
• 第四章 幾種工況下黃土隧道襯砌安全性評價分析42-74
• 4.1 實例概況介紹42
• 4.2 黃土隧道數(shù)值模擬分析42-45
• 4.2.1 隧道計算模型42-43
• 4.2.2 具體工程的數(shù)值模擬參數(shù)43-45
• 4.3 上部圍巖全部浸水工況下的帶裂縫襯砌安全性分析45-57
• 4.3.1 不同工況下襯砌內(nèi)力計算46-48
• 4.3.2 拱頂裂縫尖端穩(wěn)定性安全系數(shù)K1計算48-52
• 4.3.3 拱頂裂縫截面承載力安全系數(shù)K2計算52-54
• 4.3.4 拱頂裂縫安全系數(shù)K分析54-57
• 4.4 圍巖沿地裂縫部分浸水工況下帶裂縫襯砌安全性分析57-68
• 4.4.1 不同圍巖參數(shù)下襯砌內(nèi)力求解58-61
• 4.4.2 拱頂裂縫尖端穩(wěn)定性安全系數(shù)K1計算61-64
• 4.4.3 拱頂裂縫截面承載力安全系數(shù)K2計算64-66
• 4.4.4 拱頂裂縫安全系數(shù)K分析66-68
• 4.5 帶裂縫襯砌安全預警68-72
• 4.6 本章小結72-74
• 結論與建議74-76
• 結論74-75
• 進一步建議75-76
• 參考文獻76-79
• 致謝79

【參考文獻】

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本文編號：705185