發(fā)布時間：2017-05-22 10:29

  本文關(guān)鍵詞：考慮流—固耦合與時間效應影響的隧道穩(wěn)定性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：中國是世界上擁有隧道數(shù)量最多,技術(shù)發(fā)展最快,地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)形式最為復雜的國家。在眾多的隧道當中,絕大多數(shù)的隧道存在著滲流和圍巖的時間效應問題,也是影響隧道穩(wěn)定性最為顯著的方面。如果處理不當不但會極大地增加施工成本,還會發(fā)生災難性事故,嚴重威脅著施工人員的安全。本文針對流-固耦合問題與軟弱圍巖的流變性問題進行了研究,主要的內(nèi)容和成果如下：(1)總結(jié)出定量評價隧道圍巖穩(wěn)定性的方法,通過巖體單元的應力應變狀態(tài),推導出單元狀態(tài)指標(zSI)的計算公式,利用單元狀態(tài)指標的值來判斷隧道圍巖的穩(wěn)定性。通過對巖土工程中的典型問題和試驗進行對比,驗證了該方法的正確性,為研究隧道流-固耦合與時間效應提供基礎(chǔ)。(2)通過ZSI與單元的滲透性建立聯(lián)系,得出巖體單元滲透系數(shù)隨應變狀態(tài)變化的公式,利用FISH語言使其在FLAC3D中得以實現(xiàn)。針對大連地鐵202標段進行了應用,并與實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了對比,對盾構(gòu)隧道工作面的穩(wěn)定性進行了分析。(3)針對圍巖的時間效應提出了能夠全面描述巖土體蠕變的模型,即非線性西原軟化模型-NNS模型。該模型將線性的西原模型中的黏壺元件進行了非線性化處理,并添加了應變軟化的塑性元件,使得材料的參數(shù)隨著時間和應變的增加出現(xiàn)衰減,以實現(xiàn)加速蠕變的階段,更加符合材料的實際情況。并且給出了模型各個參數(shù)的辨識方法。(4)對FLAC3D中內(nèi)置的模型進行二次開發(fā),使得NNS模型在程序中得以實現(xiàn),給出了相應的技術(shù)路線并成功開發(fā),針對模型的彈塑性特性、黏彈性特性和黏彈塑性進行了對比驗證。(5)研究了大連陳家店隧道工程圍巖的流變特性,進行了NNS模型的應用,提出了合理的施加二襯支護時間,為類似工程提供了參考,具有一定的實際意義。
【關(guān)鍵詞】：安全評價 流-固耦合 隧道 流變性 二次開發(fā)
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U451
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 選題背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 圍巖穩(wěn)定性安全評價研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 流-固耦合問題研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 巖土材料流變問題研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容與解決的問題18-20
• 第2章 隧道圍巖穩(wěn)定性定量評價方法與數(shù)值分析20-35
• 2.1 隧道圍巖穩(wěn)定性評價指標20-21
• 2.2 單元狀態(tài)指標定量評價方法21-30
• 2.2.1 單元狀態(tài)指標ZSI的推導21-26
• 2.2.2 單元狀態(tài)指標ZSI在FLAC~(3D)中的實現(xiàn)26-30
• 2.3 ZSI在典型巖土工程問題中的應用與驗證30-34
• 2.3.1 邊坡問題的驗證30-32
• 2.3.2 拉伸破壞模擬驗證32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 基于單元狀態(tài)指標的流-固耦合數(shù)值模擬與隧道工程應用35-49
• 3.1 隧道工程中流-固耦合作用35-36
• 3.2 FLAC~(3D)流-固耦合數(shù)值模擬理論36-37
• 3.3 流-固耦合數(shù)值模擬實例與穩(wěn)定性分析37-48
• 3.3.1 流-固耦合過程中滲透系數(shù)的變化38-39
• 3.3.2 數(shù)值模型的建立39-40
• 3.3.3 計算參數(shù)和開挖步驟40-42
• 3.3.4 計算結(jié)果與分析42-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 圍巖的時間效應與流變模型研究49-65
• 4.1 時間效應和與機理49-50
• 4.2 蠕變基本模型簡介50-54
• 4.2.1 基本元件簡介50-52
• 4.2.2 常見基本模型及蠕變特性52-53
• 4.2.3 蠕變模型的選取方法53-54
• 4.3 巖石蠕變損傷模型54-60
• 4.3.1 西原模型簡介55-56
• 4.3.2 NNS模型蠕變特性56-57
• 4.3.3 NNS模型蠕變方程的分段函數(shù)表達57-60
• 4.4 NNS模型參數(shù)確定方法60-63
• 4.4.1 Hooke體參數(shù)的確定60
• 4.4.2 Kelvin體和黏性體參數(shù)的確定60-61
• 4.4.3 塑性參數(shù)的確定61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第5章 非線性西原軟化蠕變模型的二次開發(fā)65-82
• 5.1 FLAC~(3D)的二次開發(fā)65
• 5.2 NNS模型的差分公式65-73
• 5.2.1 彈性和黏彈性部分表達66-68
• 5.2.2 黏塑性部分表達68-72
• 5.2.3 塑性部分表達72-73
• 5.3 NNS模型的二次開發(fā)73-75
• 5.4 NNS模型的模型驗證75-81
• 5.4.1 彈塑性特性驗證75-78
• 5.4.2 黏彈性特性驗證78-79
• 5.4.3 黏彈塑性特性驗證79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第6章 基于NNS模型的陳家店隧道時效分析82-93
• 6.1 工程概況與圍巖特性82-83
• 6.2 數(shù)值模型與計算參數(shù)83-85
• 6.3 計算結(jié)果分析85-92
• 6.3.1 隧道無支護結(jié)構(gòu)模擬85-90
• 6.3.2 隧道支護方案模擬90-91
• 6.3.3 隧道二襯合理支護時間91-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 第7章 結(jié)論與展望93-95
• 7.1 結(jié)論93-94
• 7.2 展望94-95
• 參考文獻95-101
• 攻讀學位期間公開發(fā)表論文101-102
• 致謝102-103
• 研究生履歷103

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本文編號：385455