隧道衬砌拱顶、拱腰空洞对隧道稳定性影响规律研究

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1、分类号U459密级单位代码10618学号11008022墨彦交通天挚硕士学位论文论文题目：隧道衬砌拱顶、拱腰空洞对隧道稳定性影响规律研究．StudyonThe．Tu—n．nelsStabilityInfluenceofCaverns一——’-l____l·_________·-_—————————————————_____-·__-_-_-·________■二■ii-_ii_二二_‘-iiii‘iii-．i．—n—A．．．．．r——cha．．．．ndwaistinSurroundingRock-_-·___-____●___l_●_o·_______‘··●--

2、--_●________———————————————————————一j-Tl一导师姓名、职称：张学富教授申请学位门类：工学专业名称：建筑与土木工程论文答辩日期：学位授予单位：答辩委员会主席：罗斌评阅人：付钢2013年5月曾祥勇重庆交通大学学位论文原创性声明fiYllrllw2rl

3、3llll7l』lll7lii5iiiij5illlr6lllfl本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

4、以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：南氏山日期：扣。年r月j。日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校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，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务(包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等)，同时本人保留在其他媒体发表

5、论文的权利。学位论文作者签名：韵越Z节日期：扣f3年J月3b日指导教师签名：彳日期：沙，j年f月jb日本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊(光盘版)电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权j＆盈。学位论文作者签名．嘞戌／2『日期：卜f3年(月2。日f指导教师签名：日期：溯年，虿炒如摘要随着我国高速公路大规模建设的日益发展，公路隧道的建设取得了非常大的进步。然而，由于公路隧道的特殊性，受气候条件、地形条件、地质条件及设计、施工、运营管理、维修加固过程中各种不利因素的影响，很多公路隧道初期支护衬砌背后的围

6、岩出现了各式各样的空洞，致使公路隧道建好后，隧道结构出现了不同程度繁琐多变的病害，这给公路隧道正常运输带来了极大的安全隐患。针对隧道初期支护背后存在多种尺寸、多种形状空洞时对隧道整体结构的影响，本文结合已建隧道工程实例，采用数值模拟方法对慈母山2号隧道建立三维弹塑性有限元模型进行分析。本论文主要研究在隧道拱顶、拱腰位置处呈三角形、矩形及梯形等形状的空洞对隧道整体结构的影响。对于每一种空洞类型，分别建立不同纵向长度、不同高度、不同环向宽度空洞的有限元模型。在此不同工况下分析得出隧道围岩体的位移、应力变化规律及各种空洞下方初期支护的拉应力、压应力变化规律。当初期支护结

7、构背后产生空洞时，将会引起围岩应力的重新分部，致使分部规律更加复杂多变。不能仅仅分析隧道结构体的应力应变大小。还得研究、分析空洞对隧道整体结构失稳破坏的变化规律。所以特引入有限元强度折减法，采用特定的收敛准则计算得出隧道结构的安全系数，才能综合评价空洞对隧道整体结构的影响。研究结果表明：在Ⅳ级围岩条件下修建隧道，当初期支护结构背后存在不同形状、不同尺寸的空洞时，空洞对附近围岩压应力及空洞隧道整体的位移影响比较小：当空洞的体积增大时，空洞下方的初支应力也会有不同程度的增大，而环向尺寸发生变化的空洞对初期支护应力影响最大。最后得出隧道整体结构受不同尺寸、不同形状空洞影

8、响规律大致如下：不同方向空洞尺寸对结构安全性系数影响程度由大到小依次为：纵向、高度、环向方向。且当空洞环向宽度为5．0m时，隧道结构安全系数降低较明显。关键词：隧道初期支护：空洞；有限元强度折减法：整体稳定性；安全系数；ABSTRACTWiththeincreasingdevelopmentofChina'slarge—scalehighwayconstruction,highwaytunnelconstructionhasmadeaverybigstepforward．However,duetothespecialnatureofthehighwaytunnel

9、，clim