隧道围岩变形的空间效应研究

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1、西安科技大学硕士学位论文隧道围岩变形的空间效应研究专业名称：桥梁与隧道工程作者姓名：武宇指导教师：戴俊学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护

2、知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日论文题目：隧道围岩变形的空间效应研究专业：桥梁与隧道工程硕士生：武宇（签名）指导教师：戴俊（签名）摘要围

3、岩松动变形是地下工程在开挖后出现的反映结构稳定性和失稳特性的重要参考指标，体现了隧道围岩的破裂和内部应力的改变情况。由于围岩的自承能力和残余强度的存在，因此考虑空间效应条件下围岩的弹塑性变形具有二次释放的特征，在变形分次释放后围岩支护结构会达到新的平衡状态。现阶段的研究考虑开挖面的推进对围岩支护结构影响的分析尚不多见，围岩松动区的应力应变计算尚不完善，因此研究开挖面推进对围岩变形的影响在围岩支护结构相互作用理论中具有重要的意义。本文从隧道围岩变形的基本机理着手，基于弹塑性理论，对隧道围岩经开挖后的应力和位移等进行理论计算；运用数值模

4、拟软件对隧道开挖过程进行模拟，寻求空间效应的基本规律，具体研究内容及成果如下：（1）以轴对称圆形隧道为例，计算在M–C屈服准则下围岩的应力和变形；对围岩破坏进行分析，将开挖扰动简化为单自由度的震动；从引起围岩破坏的因素入手分析围岩破坏的原因。（2）阐述空间效应理论并对隧道开挖过程中引起的空间效应进行图解，详细分析空间效应曲线，并对支护时机加以讨论，分析考虑空间效应的围岩支护相互作用，并计算在D–P和H–B准则下考虑空间效应的围岩松动圈力学参数；对考虑空间效应引起的围岩内物理参数变化进行分析。（3）利用MIDAS有限元软件建立全断面开

5、挖模型，得到开挖面推进时对推进面前后的拱顶沉降以及侧帮位移等数据。经与模拟结果对比表明，开挖距离为1~2倍的洞室直径范围内，开挖时间在5~10天内拱顶沉降量增长最为迅速，其后趋于平缓。本文提出了在不同屈服准则下的应力位移的计算方法，为隧道变形计算提供了较为便捷的方法，并据此获得围岩松动的大致情况；根据开挖面空间效应的研究结论提出了合理有效的支护距离以及支护时机，为优化支护提供参考。关键词：隧道围岩；松动变形；屈服准则；空间效应；数值模拟研究类型：应用研究Subject:ResearchonSpaceEffectofTunnelSur

6、roundingRockDeformationSpecialty:BridgeandTunnelEngineeringName:WUYu（Signature）Instructor:DAIJun（Signature）ABSTRACTSurroundingrockdeformationisanimportantreferenceindexforreflectingthestructuralstabilityandinstabilitycharacteristicsaftertheexcavationoftheundergroundeng

7、ineering.Itwillcausethesurroundingrockburstandinternalstresschanges.Duetothebearingcapacityofsurroundingrockandtheremainingpeakstrengthafterdestroyedandconsideringthespatialeffectofsurroundingrockofitselastic-plasticdeformationwhichhasthecharacteristicsofsecondaryrelea

8、sing,surroundingrocksupportingstructurewillreachanewequilibriumstatebyseveraltimesinthereleaseofdisplacement.Presentr