本文關(guān)鍵詞：深埋隧洞支護(hù)斷面形狀優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 隧道工程 襯砌斷面優(yōu)化 保角變換 混合罰函數(shù)法

【摘要】：在國(guó)防、水電、礦山、交通等工程領(lǐng)域,隧洞是一種應(yīng)用十分廣泛的地下工程結(jié)構(gòu)。隧洞的穩(wěn)定性與隧洞開(kāi)挖的斷面形狀緊密相關(guān),合理的斷面形狀可以改善地下隧洞的受力狀態(tài),充分發(fā)揮圍巖的自撐能力,以利于地下工程的維護(hù)。在實(shí)際的工程建設(shè)中,選定了隧洞的軸線之后,初始地應(yīng)力場(chǎng)和圍巖介質(zhì)的力學(xué)參數(shù)是基本不變的,設(shè)計(jì)時(shí)只能不斷地調(diào)整洞室斷面的幾何形態(tài)以改善圍巖的應(yīng)力分布和穩(wěn)定性,這就產(chǎn)生了優(yōu)化隧洞斷面形狀的問(wèn)題。隧洞形狀優(yōu)化是一個(gè)重要的研究課題,以往曾有較多的研究。但是,以往對(duì)孔形優(yōu)化的研究都沒(méi)有考慮隧洞支護(hù)的存在,其實(shí)際的工程意義可能會(huì)大打折扣。因?yàn)樵谠瓗r地應(yīng)力很大的情況下,即使形狀再好的隧洞斷面,也不一定能保證其圍巖介質(zhì)免遭破壞。而支護(hù)可以對(duì)隧洞孔邊提供徑向力,支撐圍巖并改變其應(yīng)力場(chǎng),起到使隧洞孔邊切向應(yīng)力減小的作用。因此要避免由于圍巖被破壞而影響隧洞的穩(wěn)定,就應(yīng)對(duì)開(kāi)挖的隧洞作適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)。本文在考慮隧洞支護(hù)作用的情況下,采用平面線彈性的問(wèn)題假定,并滿足隧洞尺寸及其他相關(guān)要求,選取使支護(hù)內(nèi)邊界上的切向應(yīng)力最小的優(yōu)化準(zhǔn)則,在支護(hù)與圍巖為光滑接觸和完全接觸兩種情況下,尋求最優(yōu)的支護(hù)斷面形狀。尋優(yōu)過(guò)程是解決一類幾何反問(wèn)題的過(guò)程,相應(yīng)的正問(wèn)題運(yùn)用平面彈性復(fù)變函數(shù)中的保角變換方法進(jìn)行求解。尋優(yōu)時(shí),支護(hù)內(nèi)邊界的切向應(yīng)力即為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù),映射函數(shù)系數(shù)為設(shè)計(jì)變量。選用數(shù)學(xué)中的混合罰函數(shù)方法求解目標(biāo)函數(shù)的極小值,可以獲得能滿足給定約束條件的最優(yōu)支護(hù)斷面形狀。所得最優(yōu)斷面的內(nèi)邊界可以達(dá)到最小的應(yīng)力集中,從而使隧洞襯砌的應(yīng)力狀態(tài)得到最大限度地改善。
【關(guān)鍵詞】：隧道工程 襯砌斷面優(yōu)化 保角變換 混合罰函數(shù)法
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U455.7;TV554
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義12-13
• 1.2 本文的研究思路與內(nèi)容13-16
• 1.2.1 技術(shù)路線13-14
• 1.2.2 研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 確定隧洞最優(yōu)支護(hù)斷面形狀的基本原理16-37
• 2.1 引言16
• 2.2 最優(yōu)化理論簡(jiǎn)介16-29
• 2.2.1 最優(yōu)化理論的發(fā)展16-17
• 2.2.2 非線性約束規(guī)劃基本介紹17-18
• 2.2.3 混合罰函數(shù)法簡(jiǎn)介18-29
• 2.3 Fortran語(yǔ)言簡(jiǎn)介29-30
• 2.4 隧洞支護(hù)斷面形狀優(yōu)化原理30-37
• 2.4.1 隧洞斷面形狀優(yōu)化的過(guò)程30-31
• 2.4.2 完全接觸情況下正問(wèn)題的求解過(guò)程31-33
• 2.4.3 光滑接觸情況下正問(wèn)題的求解過(guò)程33-34
• 2.4.4 尋優(yōu)時(shí)的約束條件34-37
• 第3章 完全接觸情況下支護(hù)斷面形狀優(yōu)化37-44
• 3.1 只限定隧洞凈空寬度W時(shí)的斷面優(yōu)化37-39
• 3.2 隧洞凈空高度H和寬度W均被限定時(shí)的斷面優(yōu)化39-42
• 3.3 位移釋放系數(shù)η不同情況下的斷面優(yōu)化42-44
• 3.3.1 只限定隧洞凈空寬度W時(shí)的支護(hù)斷面形狀優(yōu)化42
• 3.3.2 同時(shí)限定隧洞凈空寬度W和高度H時(shí)的支護(hù)斷面形狀優(yōu)化42-44
• 第4章 光滑接觸情況下支護(hù)斷面形狀優(yōu)化44-51
• 4.1 只限定隧洞凈空寬度W時(shí)的斷面優(yōu)化44-46
• 4.2 隧洞凈空高度H和寬度W均被限定時(shí)的斷面優(yōu)化46-48
• 4.3 位移釋放系數(shù)η不同情況下的斷面優(yōu)化48-51
• 4.3.1 只限定隧洞凈空寬度W時(shí)的支護(hù)斷面形狀優(yōu)化49
• 4.3.2 同時(shí)限定隧洞凈空寬度W和高度H時(shí)的支護(hù)斷面形狀優(yōu)化49-51
• 第5章 結(jié)論與展望51-53
• 5.1 主要結(jié)論51-52
• 5.2 進(jìn)一步研究的建議52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果57-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作58-59
• 致謝59-60
• 作者簡(jiǎn)介60

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 焦春茂;趙春風(fēng);張征;石振明;;遺傳積分型本構(gòu)方程的兩種推演方法及比較[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2008年01期

2 蔡曉鴻;蔡勇斌;蔡勇平;甘曉榮;孫富學(xué);;二向不等圍壓和內(nèi)壓作用下橢圓形洞室的計(jì)算[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2008年03期

3 董春亮;盧小雨;;拉壓模量不同厚壁圓筒軸對(duì)稱問(wèn)題應(yīng)力分析[J];河南城建學(xué)院學(xué)報(bào);2012年01期

4 陳鵬;楊小禮;黃阜;;淺埋三孔隧道圍巖位移場(chǎng)解析解研究[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2011年01期

5 呂凡任;;軟巖巷道支護(hù)蠕變分析[J];東北煤炭技術(shù);2000年02期

6 朱卓慧;趙延林;徐燕飛;孫小康;;八種典型巖石力學(xué)流變組合模型的教學(xué)研究[J];當(dāng)代教育理論與實(shí)踐;2011年06期

7 魯嘉;趙春風(fēng);劉福天;李尚飛;;鉆孔灌注樁成孔卸荷時(shí)效性理論研究[J];低溫建筑技術(shù);2009年02期

8 陳繼忠;;提高U型鋼巷道支護(hù)—圍巖結(jié)構(gòu)承載特性的補(bǔ)償原理及工程應(yīng)用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2010年03期

9 吳慶良;呂愛(ài)鐘;;一類非均布荷載作用下厚壁圓筒平面問(wèn)題的應(yīng)力解析解[J];工程力學(xué);2011年06期

10 王華寧;曹志遠(yuǎn);;無(wú)限粘彈性平面中孔洞擴(kuò)展的時(shí)變力學(xué)解析解[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2006年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郭佳奇;巖溶隧道防突厚度及突水機(jī)制研究[D];北京交通大學(xué);2011年

2 彭念;原位擴(kuò)建隧道圍巖力學(xué)響應(yīng)機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2010年

3 郭子紅;地下立交近接隧道穩(wěn)定性的理論分析與模擬研究[D];重慶大學(xué);2010年

4 張志增;橫觀各向同性巖體位移反分析的理論與應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2010年

5 孟英峰;泥頁(yè)巖水化反應(yīng)的系統(tǒng)仿真技術(shù)及其在油氣田開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中的應(yīng)用[D];西南石油學(xué)院;2002年

6 吳士良;對(duì)采場(chǎng)礦山壓力有明顯影響的覆巖破壞運(yùn)動(dòng)演化規(guī)律[D];山東科技大學(xué);2002年

7 楊增夫;煤礦重大事故預(yù)測(cè)和控制的巖層動(dòng)力信息基礎(chǔ)的研究[D];山東科技大學(xué);2003年

8 李攀峰;大型地下洞室群圍巖穩(wěn)定性工程地質(zhì)研究[D];成都理工大學(xué);2004年

9 陳沅江;巖石流變的本構(gòu)模型及其智能辨識(shí)研究[D];中南大學(xué);2003年

10 王桂林;巖石洞室地基穩(wěn)定性研究[D];重慶大學(xué);2004年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉武麟;臨近斷層回采巷道圍巖變形特征及支護(hù)技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2010年

2 張功;基于強(qiáng)度折減法的隧洞群穩(wěn)定性分析[D];南昌大學(xué);2010年

3 賈偉;佛嶺隧道破碎帶圍巖蠕變變形規(guī)律研究[D];北京交通大學(xué);2011年

4 王建鈞;水平定向鉆孔應(yīng)力—應(yīng)變及失穩(wěn)機(jī)理研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

5 杜飛翔;糯扎渡水電站大跨度高邊墻地下廠房圍巖穩(wěn)定性研究[D];昆明理工大學(xué);2009年

6 楊峰;惠州地下水封儲(chǔ)油洞庫(kù)群圍巖穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

7 趙晨;采空區(qū)下隧道安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及數(shù)值模擬分析[D];太原理工大學(xué);2011年

8 李文樺;佛嶺隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性研究[D];北京交通大學(xué);2011年

9 陳鵬;平行三孔小凈距隧道相互影響分析及圍巖穩(wěn)定性研究[D];中南大學(xué);2011年

10 李娜;自然與飽水狀態(tài)下金川二礦區(qū)深部巖石流變特性分析[D];中南大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：938353