【摘要】：巖石隧道是可簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問題的常見地下工程結(jié)構(gòu),圍巖彈塑性解答是隧道穩(wěn)定性分析的理論基礎(chǔ),且錨桿支護(hù)可提高隧道的穩(wěn)定性。目前,對(duì)圓形隧道圍巖彈塑性分析的研究都是集中在某一方面,并不能在理論上給出總的變化規(guī)律。不同的強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的影響非常明顯,應(yīng)綜合盡可能多的強(qiáng)度準(zhǔn)則,并考慮圍巖的變形特征和錨桿支護(hù)作用,獲得統(tǒng)一形式的隧道塑性理論解答,探究相應(yīng)的變化規(guī)律與具體差異,以供工程設(shè)計(jì)合理選擇并有效指導(dǎo)隧道支護(hù)施工。本文針對(duì)巖土工程8種常用強(qiáng)度準(zhǔn)則,建立了平面應(yīng)變統(tǒng)一線性方程,并將其應(yīng)用于無錨桿支護(hù)、有錨桿支護(hù)兩種情況下的圍巖彈-脆-塑性分析,獲得了具有實(shí)際工程指導(dǎo)意義的理論解答。所開展的主要研究?jī)?nèi)容與取得的重要結(jié)論如下:(1)針對(duì)巖土工程中常用的8種強(qiáng)度準(zhǔn)則,給出每個(gè)準(zhǔn)則的平面應(yīng)變表達(dá)式,進(jìn)而歸納建立了適用于8種強(qiáng)度準(zhǔn)則的平面應(yīng)變統(tǒng)一方程。該平面應(yīng)變統(tǒng)一方程的形式簡(jiǎn)潔、統(tǒng)一,選取不同的方程參數(shù)就能對(duì)應(yīng)得到不同的強(qiáng)度準(zhǔn)則,便于探討平面應(yīng)變條件下巖土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度理論效應(yīng)。(2)基于平面應(yīng)變統(tǒng)一線性方程和彈-脆-塑性模型,綜合考慮圍巖剪脹特性和塑性區(qū)不同彈性應(yīng)變情況,推導(dǎo)了無錨桿支護(hù)隧道圍巖的應(yīng)力與位移解答,并對(duì)其進(jìn)行了可比性分析,結(jié)合參數(shù)分析討論了圍巖的強(qiáng)度理論效應(yīng)。結(jié)果表明:無錨桿支護(hù)隧道圍巖的強(qiáng)度理論效應(yīng)明顯,應(yīng)優(yōu)先選用廣義Matsuoka-Nakai準(zhǔn)則、統(tǒng)一強(qiáng)度理論(b=1/2)、Mogi-Coulomb準(zhǔn)則和廣義Lade-Duncan準(zhǔn)則。(3)通過均勻化方法,將錨桿支護(hù)圍巖轉(zhuǎn)換為均勻、連續(xù)的等效材料,并求解圍巖的等效殘余抗剪強(qiáng)度參數(shù),進(jìn)而基于平面應(yīng)變統(tǒng)一方程與錨桿中性點(diǎn)理論,推導(dǎo)了錨桿支護(hù)圍巖的塑性區(qū)半徑、塑性區(qū)位移和應(yīng)力解析解,最后探討了錨桿支護(hù)圍巖的強(qiáng)度理論效應(yīng)以及錨桿密度、錨桿長(zhǎng)度、強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)隧道洞壁位移的影響。(4)對(duì)于錨桿支護(hù)圍巖,錨桿密度的增加可以有效減小隧道圍巖的洞壁位移;在具有較高地應(yīng)力或質(zhì)量較差的巖體中,只有增加錨桿長(zhǎng)度才能有效控制隧道洞壁位移,且錨桿密度和錨桿長(zhǎng)度對(duì)洞壁位移的影響受強(qiáng)度準(zhǔn)則影響。因此,隧道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮錨桿密度、錨桿長(zhǎng)度及強(qiáng)度準(zhǔn)則的綜合影響。
【圖文】：

四種強(qiáng)度準(zhǔn)則的極限線

2.1四種強(qiáng)度準(zhǔn)則的極限線圖2.2 DP準(zhǔn)則的極限線圖2.3三種強(qiáng)度準(zhǔn)則極限線圖 2.3 為廣義 MN 準(zhǔn)則、廣義 LD 準(zhǔn)則、UST( b 0、1/2 和 1)的 π 平面極限線，極限線的相對(duì)大小關(guān)系為：UST0(即 MC 準(zhǔn)則)<UST1/2<UST1，，MC 準(zhǔn)則<廣義 MN 準(zhǔn)則<廣義 LD 準(zhǔn)則，這是由于廣義 MN 準(zhǔn)則、廣義 LD 準(zhǔn)則、UST(b=1/2、1)均不同?
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704813