大华山隧道围岩稳定性及结构可靠度研究

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1、大（申请工学硕士学位论文）华山隧道（申请工学硕士学位论文）围岩稳定性大华山隧道围岩稳定性及结构可靠及结构度研究可靠度研究培养单位：土木工程与建筑学院罗学科专业：岩土工程跃锋研究生：罗跃锋指导老师：杨文东教授武汉理工大学2014年5月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目大华山隧道围岩稳定性及结构可靠度研究英文Studyonstructurereliabilityandsurroundingrockstability题目ofDahuashantunnel研究生姓名罗跃锋指导教师姓名杨文东职称教授学位博士单位名称土木工程与建筑学院邮编430070申请学位级别工学硕士学科专业名称

2、岩土工程论文提交日期2014年5月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生（签名）：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交

3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期万方数据摘要随着西部大开发战略稳步实施，我国交通基础设施建设得到了高速发展，给公路建设带来了前所未有的机遇和挑战。由于隧道工程具有独特的优势，因而在公路工程中被广泛的应用，并且取得了良好

4、的社会经济效益。但是由于隧道支护结构通常所处的地质环境条件一般都比较复杂，围岩力学参数指标、计算模式、荷载和结构抵抗能力等比较难确定，使得目前采用传统的隧道支护结构的设计方法难以同时兼顾断面形式的经济合理性和支护结构的稳定性，具有一定的盲目性。因此，用结构可靠度理论来研究分析隧道支护结构的稳定可靠性，使隧道设计更加合理、科学，减少运营期间隧道的安全隐患，具有十分重要的实践和理论意义。本文在大量阅读和参考国内外相关文献的基础上，依托国家高速公路网郧县至十堰高速公路大华山隧道，通过对隧道区工程地质条件的研究，结合现场对围岩拱顶下沉和洞周收敛变形的监测，并对监测数据进行处理分析，利用3DFLAC

5、建立隧道模型，对大华山隧道施工开挖过程中围岩应力应变特征进行分析，为施工中采用合理的支护提供依据。同时，建立功能函数及各参变量分布形态，采用蒙特卡罗法对大华山隧道支护结构进行可靠度研究。本文的主要内容和取得成果如下：（1）深入研究了隧道开挖过程中力学特性，分析了围岩应力、应变的变化过程，从地质因素、工程因素两大方面分析了影响大华山隧道围岩稳定性的不利因素，得出地下水、时间因素对大华山围岩稳定性影响比较大。（2）分析了隧道支护结构失稳破坏的原因和收敛比、变形速率比值、容许极限位移和变形速率与加速度等四种常用失稳判据，在此基础上通过对大华山隧道Ⅳ级与Ⅲ级围岩的相交围岩段的围岩变形监测数据进行回

6、归分析，得出此段围岩变形趋于稳定的时间节点为27天左右，为隧道二衬施作时间提供参考依据。3D（3）采用FLAC软件对大华山隧道施工过程进行了数值模拟，对开挖过程中隧道的应力、应变进行了分析，得出隧道位移变形量与现场监测数据基本一致。并找出隧道拱腰（上下台阶开挖分界处）、拱顶和拱脚部位是围岩稳定性的薄弱部位，为隧道后续施工和监测提供指导。（4）基于MATLAB软件采用蒙特卡洛算法和设计验算点法计算比较各种I万方数据工况下的可靠指标并对其分析，得出隧道支护结构是稳定的，采用的支护结构是合理的，为大华山特长隧道围岩稳定性评价及其支护技术提供理论依据和科学指导，也对其他类似工程施工有一定的借鉴和指

7、导意义。关键词：隧道;围岩稳定性;数值模拟;蒙特卡洛法;可靠度II万方数据AbstractWiththeWesternDevelopmentStrategysteadilyimplemented,thetrafficinfrastructureconstructionhasbeenrapiddevelopmentinourcountry,whichhasbroughtunprecedentedopportunitiesa