圓形隧道破壞分區(qū)及成拱破壞研究.pdf

1、新世紀(jì)以來(lái)，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展，修建了大量隧道工程。然而，因隧道圍巖失穩(wěn)導(dǎo)致的塌方、地面塌陷、支護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等事故頻發(fā)，給隧道施工安全造成重大危害的同時(shí)，也給科研人員提出了更高更難的課題?；诠诺鋲毫碚?，人們認(rèn)識(shí)到圍巖有一定自穩(wěn)能力，發(fā)現(xiàn)拱效應(yīng)現(xiàn)象的存在，科研工作者對(duì)此進(jìn)行了大量研究，但仍對(duì)壓力拱拱體的判別沒(méi)有明確、統(tǒng)一的方法，對(duì)隧道圍巖漸進(jìn)性破壞的研究還有待進(jìn)一步完善。因此，本文以有一定埋深的圓形隧道為研究對(duì)象，結(jié)合解析分析法及

2、數(shù)值模擬方法，對(duì)圍巖的破壞區(qū)分布和漸進(jìn)成拱破壞進(jìn)行分析研究，取得的主要研究成果如下:
　　(1)運(yùn)用彈塑性知識(shí)推導(dǎo)出圓形隧道圍巖破壞區(qū)的解析解，并利用matlab求解分析埋深及側(cè)壓力系數(shù)對(duì)圍巖破壞模式及破壞分區(qū)的影響規(guī)律，總結(jié)得出不同埋深和側(cè)壓力系數(shù)條件下的隧道破壞形式分區(qū)。
　　(2)鑒于解析分析法的局限性，運(yùn)用數(shù)值模擬方法做對(duì)比研究，基于Mohr-Coulomb模型，研究圍巖破壞區(qū)的分布情況，分析埋深、側(cè)壓力系數(shù)以及圍巖

3、各力學(xué)參數(shù)對(duì)其的影響規(guī)律，揭示不同圍巖條件下的圍巖破壞模式。
　　(3)運(yùn)用數(shù)值模擬方法，基于應(yīng)變軟化模型，研究圓形隧道圍巖的漸進(jìn)破壞機(jī)理，描述圍巖成拱破壞的過(guò)程，明確坍落拱拱體的范圍及邊界，為有一定埋深隧道圍巖的支護(hù)設(shè)計(jì)與施工提供理論依據(jù)。
　　(4)運(yùn)用正交試驗(yàn)手段研究隧道的幾何參數(shù)及力學(xué)參數(shù)對(duì)隧道開(kāi)挖后成拱高度影響的敏感性;根據(jù)得到的敏感性大小，重點(diǎn)研究摩擦角、側(cè)壓力系數(shù)、粘聚力、彈性模量對(duì)隧道圍巖成拱破壞過(guò)程的影響規(guī)