软岩大变形隧道随机力学特征研究

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1、Ｕ２５公开中图分类号：：密级ＵＤＣ：本校编号：菊Ｗ交遠乂攀硕±学位论文论文题目：软若大变形隧道随机力学特征研究文０２１２１５３研究生姓名：杨学号：学校指导教师姓名：刘志强职称；教授申请学位等级：工学硕击专业：岩主工程２０１５．０４论文答辩２０１５．０６论文提交日期：日期：独创性声明本人声明所虽交的学位论文是本人在导师指导下进行的硏究工作和取得的硏究成果，除了文中特别加ｙｘ标法和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州巧通大学或其他教育机构的学位

2、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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：＞任年＾月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州巧通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或化构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名：签宇日期：夕年（月日签字日期：从＆年＾月Ｉ主日硕

3、士学位论文软岩大变形隧道随机力学特性研究Studyonthecharacteristicsofstochasticmechanicsoflargedeformationofsoftrocktunnel作者姓名：杨文晗学科、专业：岩土工程学号：0212153指导教师：刘志强完成日期：2015.04兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要由于隧道工程特有的工程性质，导致隧道结构的受力、变形和破坏往往形式复杂、变化多样，且影响因素众多。而这些影响因素来自于荷载、材料、结构几何形状等诸多方面，且大多都为随机变化量，包含众多的不

4、确定性。随着工程技术、理论研究的发展，基于确定性研究所得的理论成果表现出一定的不合理性。专家学者对这些影响隧道结构的随机变量开展了大量的基础研究工作，形成以可靠度理论为基础的概率极限设计方法。随着我国隧道工程建设的大力发展，危害程度大、治理费用高、施工风险大的软弱围岩大变形灾害已成为困扰地下工程界的一个重大问题，而软岩大变形隧道稳定性的研究是工程科研人员亟需深入研究解决的一大课题。本文介绍了结构可靠度以及软弱围岩大变形理论的国内外研究现状与发展，在相关文献及研究成果的基础上对结构可靠度及软岩大变形理论进行整理总结。再以兰渝线天池坪隧道为工程背景，利用有限元软件ANSY

5、S采用DP屈服准则对天池坪隧道进行二维数值模拟，对隧道台阶法连续开挖施工过程进行模拟，在考虑围岩、支护结构材料等影响隧道结构随机特性的参数外，尝试将时间随机场转化为围岩扰动影响系数，构造包含时间随机场的极限位移功能函数及极限状态方程，利用蒙特卡洛法对隧道开挖过程中隧道结构的可靠度进行计算，研究各台阶开挖过程中隧道结构的随机特性。在各台阶开挖过程中，围岩弹性模量对隧道拱顶沉降的影响最大，随着围岩弹性模量的增大隧道拱顶沉降量（负数）增大；支护结构厚度和支护结构弹性模量对拱顶沉降的影响次之，影响规律均为随着支护厚度和支护弹模的增大隧道拱顶沉降量（负数）增大；围岩密度的随机特

6、性对拱顶沉降的影响较小，随着围岩密度的增大隧道拱顶沉降量（负数）减小；以上规律在隧道开挖过程中均保持不变；但隧道开挖完成后，支护结构厚度、支护结构弹性模量对拱顶沉降的影响反而小于围岩密度对拱顶沉降影响，这与隧道开挖过程中的规律相反，即说明支护结构在隧道开挖过程中对隧道稳定性的影响要大于对隧道开挖完成后的影响，也就验证了支护结构随机特性在隧道开挖过程中对隧道的稳定作用较大。所以在软岩大变形隧道的开挖过程中初期支护结构的施做对隧道结构及围岩的稳定性意义重大；但不论在隧道开挖过程中还是隧道开挖完成后，围岩弹性模量对隧道拱顶沉降的影响均为最大，所以围岩的不确定性仍是隧道开挖过

7、程中影响隧道结构可靠的主要原因。关键词：软岩大变形、数值模拟、随机有限元、隧道结构可靠度论文类型：应用研究-I-兰州交通大学硕士学位论文AbstractBecausetheengineeringpropertiesoftunnelisdistinctive.Leadingtothestressdeformationandfailureoftunnelstructureareoftencomplex,changeable,andaffectedbymanyfactors.Andtheseinfluencefactorsusuallycomefromlo