本文選題：圓形隧洞 + 彈塑性解析解��； 參考：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隧洞是地下工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一,對無支護(hù)和錨桿支護(hù)兩種狀態(tài)下的圓形隧洞進(jìn)行分析是解決實(shí)際工程問題的基礎(chǔ)。彈性分析或者以理想彈塑性材料為假設(shè)的塑性分析都太過于保守,而經(jīng)典的微觀力學(xué)對于錨桿支護(hù)狀態(tài)下隧洞的求解過于復(fù)雜,同時隧洞可靠性分析中失穩(wěn)判據(jù)的確定很模糊,這些都是隧洞穩(wěn)定性分析、設(shè)計(jì)與施工中需要解決的問題,因此,用新的方法和思路來分析隧洞力學(xué)狀態(tài)及其穩(wěn)定性顯得尤為必要。針對上述問題,本文研究了錨桿支護(hù)前后隧洞的應(yīng)力、位移和塑性區(qū)的特性并給出了相應(yīng)的表達(dá)式。首先,在靜水壓力狀態(tài)下,巖石表現(xiàn)為彈脆塑性材料模型,采用Mohr-Coulomb線性屈服準(zhǔn)則和非關(guān)聯(lián)流動法則,推導(dǎo)了無支護(hù)狀態(tài)下圓形隧洞的彈塑性解析新解;在此基礎(chǔ)上,通過均勻化方法,從宏觀尺度將高密度支護(hù)模式下的巖石和錨桿復(fù)合體考慮成均勻連續(xù)、強(qiáng)度參數(shù)增強(qiáng)的等效材料,定義能夠反映隧洞支護(hù)參數(shù)的錨桿密度因子,推導(dǎo)得到了等效彈性模量,等效粘聚力和等效內(nèi)摩擦角的表達(dá)式,建立了錨桿支護(hù)狀態(tài)下圓形隧洞的彈塑性解析解,并將本文結(jié)果與前人研究結(jié)果及數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了比較分析,對比了錨桿支護(hù)前后圓形隧洞的塑性區(qū)半徑和塑性區(qū)位移,結(jié)果表明本文解析解簡單可靠,適用于準(zhǔn)確分析隧洞應(yīng)力和位移狀態(tài);最后結(jié)合可靠性理論,分析了隧洞在支護(hù)前后的可靠度指標(biāo)與破壞概率,結(jié)果表明錨桿支護(hù)對隧洞的位移限制效果明顯,可顯著提高隧洞的可靠性。
[Abstract]:Tunnel is one of the important parts of underground engineering structure. The analysis of circular tunnel without support and bolt support is the basis of solving practical engineering problems. Both elastic analysis and plastic analysis based on ideal elastic-plastic material are too conservative, and the classical micromechanics is too complicated to solve the tunnel under the condition of bolt support, and the determination of the instability criterion in the reliability analysis of the tunnel is very fuzzy. These are the problems to be solved in tunnel stability analysis, design and construction. Therefore, it is necessary to use new methods and ideas to analyze tunnel mechanical state and its stability. In view of the above problems, the characteristics of stress, displacement and plastic zone of the tunnel before and after bolting are studied and the corresponding expressions are given. Firstly, under hydrostatic pressure, the rock appears to be an elastic-brittle plastic material model. By using the Mohr-Coulomb linear yield criterion and the uncorrelated flow rule, a new elastic-plastic analytical solution for a circular tunnel without support is derived. Through the homogenization method, the rock and bolt complex under the high density support mode is considered as an equivalent material with uniform and continuous strength parameters from the macroscopic scale, and the anchor density factor which can reflect the support parameters of the tunnel is defined. The expressions of equivalent modulus of elasticity, equivalent cohesive force and equivalent angle of internal friction are derived, and the elastic-plastic analytical solution of circular tunnel under bolting condition is established, and the results of this paper are compared with those of previous studies and numerical results. The plastic zone radius and plastic zone displacement of circular tunnel before and after bolting are compared. The results show that the analytical solution in this paper is simple and reliable, which is suitable for accurate analysis of stress and displacement state of tunnel. The reliability index and failure probability of the tunnel before and after supporting are analyzed. The results show that the bolt support has obvious effect on limiting the displacement of the tunnel and can obviously improve the reliability of the tunnel.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU45

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本文編號：1924906