地下隧洞的開挖和支護(hù)問題一直都是巖土及地下工程領(lǐng)域中的重難點(diǎn)問題,在地下工程的施工建設(shè)過程中,隧洞的開挖將引起圍巖的變形和應(yīng)力集中。工程上一般采用錨桿和襯砌對圍巖進(jìn)行支護(hù),以改善圍巖的應(yīng)力分布并限制圍巖產(chǎn)生過大的變形。影響隧洞支護(hù)效果的因素有很多,如原始地應(yīng)力,圍巖、錨桿的力學(xué)參數(shù),隧洞和錨桿的幾何參數(shù),錨桿預(yù)緊力等,為了達(dá)到更好的支護(hù)效果,需要對比分析錨桿在不同布置方案下的軸力大小以及巖體在洞室開挖和支護(hù)后的應(yīng)力場和位移場。本文將深埋地下隧洞中錨桿和圍巖的相互作用問題簡化為含一個(gè)孔洞的無限域域內(nèi)作用多對集中力的平面應(yīng)變問題。對于包含一個(gè)任意孔形隧洞的無限域,在域內(nèi)任意點(diǎn)作用一個(gè)集中力荷載的問題,本文利用復(fù)變函數(shù)方法,通過保角變換將研究域映射到像平面上的單位圓圓外域,并結(jié)合柯西積分解法,獲得了該問題應(yīng)力場和位移場的精確解析解,并進(jìn)一步根據(jù)彈性力學(xué)的疊加原理,得到了域內(nèi)作用多對集中力時(shí)的應(yīng)力和位移表達(dá)式。基于上述位移表達(dá)式,通過建立圍巖與端頭錨固錨桿接觸點(diǎn)之間的位移協(xié)調(diào)條件并求解對應(yīng)的線性方程組,即可得到錨桿在無預(yù)緊力和有預(yù)緊力這兩種情形下的錨桿軸力大小,這為錨桿的支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地下隧洞平面問題的研究
        1.2.2 隧洞錨桿支護(hù)問題的研究
    1.3 本課題研究內(nèi)容
第2章 含任意孔形隧洞的無限域在域內(nèi)作用一個(gè)集中力的解
    2.1 平面彈性復(fù)變函數(shù)方法的理論基礎(chǔ)
        2.1.1 應(yīng)力函數(shù)的復(fù)變函數(shù)表示
        2.1.2 應(yīng)力和位移分量的復(fù)變函數(shù)表示
        2.1.3 邊界條件的復(fù)變函數(shù)表示
        2.1.4 保角變換方法
    2.2 無孔時(shí)在域內(nèi)作用一個(gè)集中力的解
    2.3 任意孔形隧洞擬開挖模型的解
        2.3.1 解析函數(shù)φ₂(ζ)的求解過程
        2.3.2 解析函數(shù)ψ₂(ζ)的求解過程
    2.4 解析函數(shù)φ(ζ)和ψ(ζ)的表達(dá)式及應(yīng)力位移場的求解
        2.4.1 解析函數(shù)的疊加
        2.4.2 應(yīng)力和位移分量的表示
    2.5 本章小結(jié)
第3章 僅在地應(yīng)力作用下任意孔形隧洞的開挖過程
    3.1 含任意孔形隧洞的無限域僅在地應(yīng)力作用下的解析函數(shù)
        3.1.1 解析函數(shù)φ₃(ζ)的求解過程
        3.1.2 解析函數(shù)ψ₃(ζ)的求解過程
        3.1.3 隧洞開挖后的應(yīng)力場
    3.2 隧洞開挖引起的圍巖位移
        3.2.1 無孔時(shí)僅在地應(yīng)力作用下的解析函數(shù)
        3.2.2 隧洞開挖對應(yīng)的解析函數(shù)
        3.2.3 開挖引起的位移
    3.3 本章小結(jié)
第4章 端頭錨固錨桿的軸力計(jì)算原理
    4.1 位移分量與集中力線性關(guān)系的確定
    4.2 僅在集中力作用下的相對位移計(jì)算
    4.3 開挖引起的相對位移計(jì)算
    4.4 錨桿與圍巖接觸點(diǎn)間位移協(xié)調(diào)條件的建立
    4.5 錨桿軸力及預(yù)緊力的計(jì)算
        4.5.1 已知預(yù)緊力,求解錨桿最終軸力
        4.5.2 給定錨桿最終軸力,求解所需預(yù)緊力
    4.6 本章小結(jié)
第5章 錨桿軸力的力學(xué)分析
    5.1 隧洞孔形及側(cè)壓力系數(shù)對錨桿軸力的影響
    5.2 彈模比對錨桿軸力的影響
    5.3 錨桿長度對錨桿軸力的影響
    5.4 預(yù)緊力對錨桿軸力的影響
    5.5 錨桿最終軸力值范圍的確定及所需預(yù)緊力的計(jì)算
    5.6 錨桿對圍巖應(yīng)力狀態(tài)的影響
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參加的科研工作
致謝
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本文編號(hào)：3769399