本文選題：淺埋隧道 + 數(shù)值模擬��； 參考：《華中科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：在淺埋土質(zhì)隧道掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)土體變形達(dá)到一定程度后，由于土體的應(yīng)變軟化特性，土體強(qiáng)度明顯降低，從而使得隧道易發(fā)生失穩(wěn)、冒頂、坍塌等現(xiàn)象。因此，土體的應(yīng)變軟化特性對(duì)淺埋土質(zhì)隧道的穩(wěn)定性易造成不利影響。然而，目前大多數(shù)關(guān)于淺埋土質(zhì)隧道的研究并未考慮土體應(yīng)變軟化特性。 針對(duì)以上問(wèn)題，本文采用FLAC3D建立三維數(shù)值仿真模型，在模擬隧道開(kāi)挖過(guò)程中考慮土體的應(yīng)變軟化特性，以探究其對(duì)淺埋土質(zhì)隧道的穩(wěn)定性影響。 首先，介紹了FLAC3D中應(yīng)變軟化模型的相關(guān)理論，并結(jié)合直剪試驗(yàn)，明確開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)土體應(yīng)變軟化的相關(guān)參數(shù)�；诂F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，確定在三維仿真模型中土體開(kāi)挖時(shí)、初期支護(hù)施加時(shí)、二襯施加時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力釋放率。 其次，，采用FLAC3D中內(nèi)嵌的摩爾-庫(kù)倫應(yīng)變軟化模型和摩爾-庫(kù)倫理想彈塑性模型分別對(duì)隧道施工過(guò)程進(jìn)行模擬，結(jié)果表明：與理想彈塑性模型相比，采用應(yīng)變軟化模型計(jì)算得到的隧道土體變形、掌子面內(nèi)空位移以及土體塑性區(qū)范圍都明顯較大。因此，忽略土體應(yīng)變軟化特性的淺埋土質(zhì)隧道設(shè)計(jì)偏于危險(xiǎn)。 最后，對(duì)FLAC3D中應(yīng)變軟化模型的相關(guān)參數(shù)（強(qiáng)度折減率、臨界塑性軟化系數(shù)）引起的隧道開(kāi)挖的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：隧道土體變形、掌子面內(nèi)空位移以及土體塑性區(qū)范圍均隨強(qiáng)度折減率或臨界塑性軟化系數(shù)的減小而增大，且強(qiáng)度折減率對(duì)其影響更大。 本文的研究成果可為淺埋土質(zhì)隧道的設(shè)計(jì)與施工提供有益的參考。
[Abstract]:In the tunneling process of shallow buried soil tunnel, when the deformation of soil reaches a certain degree, the strength of soil decreases obviously due to the strain softening characteristics of soil, which makes the tunnel prone to instability, roof fall, collapse and other phenomena. Therefore, the strain softening property of soil easily affects the stability of shallow soil tunnel. However, most researches on shallow-buried soil tunnels do not take strain softening into account. To solve the above problems, a three-dimensional numerical simulation model is established by using FLAC3D to simulate the strain softening characteristics of soil in the process of tunnel excavation, so as to explore its influence on the stability of shallow buried soil tunnel. Firstly, the theory of strain softening model in FLAC3D is introduced, and the related parameters of soil strain softening in excavation site are determined by direct shear test. Based on the field monitoring data, the stress release rate is determined when the soil is excavated in the three-dimensional simulation model, when the initial support is applied, and when the second lining is applied. Secondly, the Mole-Coulomb strain softening model and the Moor-Coulomb ideal elastic-plastic model embedded in FLAC3D are used to simulate the tunnel construction process respectively. The results show that compared with the ideal elastic-plastic model, The strain softening model is used to calculate the deformation of tunnel soil, the displacement in the face of the tunnel and the plastic zone of the soil are obviously larger. Therefore, the design of shallow soil tunnel which neglects the strain softening characteristics of soil is dangerous. Finally, the mechanical response of tunnel excavation caused by the parameters of strain softening model (strength reduction rate, critical plastic softening coefficient) in FLAC3D is analyzed. The void displacement and the range of soil plastic zone increase with the decrease of strength reduction rate or critical plastic softening coefficient, and the strength reduction rate has more influence on it. The research results of this paper can provide a useful reference for the design and construction of shallow-buried soil tunnel.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U452.11

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本文編號(hào)：1899201