衬砌后空洞对隧道动力稳定性影响规律研究

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1、硕士学位论文衬砌后空洞对隧道动力稳定性影响规律研究StudyontheInfluenceofCavitiyBehindLiningonDynamicStabilityofTunnels作者：蒋玉波导师：宋宏伟教授中国矿业大学二○一五年五月中图分类号TU94学校代码10290UDC624.1密级公开中国矿业大学硕士学位论文衬砌后空洞对隧道动力稳定性影响规律研究StudyontheInfluenceofCavitiyBehindLiningonDynamicStabilityofTunnels作者蒋玉波导师宋宏伟（教授、博导）申请学位工学硕士培养单位力学与建筑工程

2、学院学科专业岩土工程研究方向地下工程稳定性答辩委员会主席东兆星评阅人茅献彪林斌二○一五年五月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢岁月如梭，转眼毕业在即。回想硕士三年，心中充满无限感激和留恋之情。感谢我的导师宋宏伟教授。从进入课题组开始，宋老师几乎每周都组织学术活动，培养了我们分析和解决问题的能力。从论文的选题、研究内容及方法的确定

3、到论文的写作、修改、成稿，无不倾注着宋老师的心血与智慧。宋老师学识渊博、思维敏锐并且治学严谨，为我们营造了一种良好的学术氛围，令学生感到由衷的敬佩。除了在学习及科研方面，宋老师对我们的生活也关爱有加，让我们明白了许多待人接物与为人处世的道理，令我们万分感动。值此毕业之际，向宋老师致以最崇高的敬意和最诚挚的谢意！感谢王东权教授、东兆星教授、刘刚教授及田建胜副教授在论文选题过程中提出的宝贵意见和建议。感谢课题组师姐周玉、杨静、孙坚、熊珍珍，师兄张辛、靳会武、杨旭、王天春、袁鹏、陈斌、赵斌、田帅，以及同门敖芃，师弟田骥、刘辉，对我在学习、科研和生活上给予的鼓励与帮助

4、。在课题组这个大家庭中，大家一起生活和学习，共同度过了美好的三年时光！感谢我的父母与亲人多年来一如既往的支持我、鼓励我，给我前进的动力，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报。感谢我的舍友还有朋友们对我生活上的帮助和学习上的支持，使我得以顺利完成论文并度过一段难忘的岁月。感谢母校为我提供良好的学习环境，使我能够在此专心学习，陶冶情操。最后，衷心地感谢各位专家、老师在百忙之中对论文的审阅和指教。摘要隧道衬砌与围岩是一个相互作用的整体，但是相当比例的衬砌后存在空洞现象并对隧道在地震下的稳定性造成威胁。空洞处于隐蔽环境其发现难、成因分析难和处置难，故对衬砌背后空洞对

5、隧道动力稳定性影响规律的研究具有重要的学术价值和现实意义。本文采用理论、数值模拟与工程实例分析相结合的手段，研究了地震作用下有空洞隧道的动力响应规律，探讨了空洞位置、尺寸等因素对衬砌与围岩的受力影响规律，分析了隧道的震害机理，同时还提出了一种简化的地震响应计算方法，主要得出了以下结论：（1）空洞使隧道衬砌向围岩侧凸出变形，衬砌截面安全系数降低，围岩的塑性区域增加，空洞尺寸、隧道所受初始应力越大该趋势越明显。（2）不同方向地震作用下剪切地震反应最大竖向地震最小，隧道等地下结构基本不影响岩土体的整体反应，结构附加内力由围岩的差异变形产生。（3）地震作用下空洞处部分

6、衬砌应力增加并超过材料强度以致破坏，围岩塑性应变不断累积以致围岩压力增大，当地震烈度大于Ⅷ度时破坏明显。（4）剪切地震下拱腰处空洞大于拱顶处影响，隧道初始受力越大则空洞影响程度越大，空洞环向角度与纵向长度的影响明显大于深度，且在隧道纵向有较明显的端部效应。（5）简化的计算方法方便可行，空洞的存在会放大地震的破坏作用。综合认为，在空洞环向角度大于30°，纵向长度大于或等于环向线长度时，隧道在地震作用下更易产生破坏。该论文有图132幅，表35个，参考文献118篇。关键词：衬砌后空洞；地震响应；动力稳定性；震害机理；数值模拟IAbstractIntunnelengi

7、neering,liningandsurroundingrockareinteractivewhole.However,thereisacommonphenomenonthatquiteaproportionofliningsexistcavitybehindthem.Thecavityposesthreatstothestabilityoftunnelunderearthquake.Becauseofthedifficultiesindiscovering,analyzinganddisposingofcavity,itcarriesbothacademic

8、valueandpracticalsi