隧道设计应该考虑应力释放的影响

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1、毕业设计（论文）外文翻译题目隧道设计应该考虑应力释放的影响专业土木工程（岩土与地下结构工程）班级2009届岩土2班学生李峰指导教师黄明奎教授重庆交通大学2013年1二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·外文翻译隧道设计应该考虑应力释放的影响Van-hungDAO1.水利水电工程学院、河海大学、南京,中国2.教师的液压结构,水的资源,越南河内大学摘要:在隧道设计中，支护时间的确定和刚性的支护体系对于维持隧道稳定是非常重要的，该研究所采用的收敛-约束法来确定的隧道的应力和位移，同时考虑到了地

2、基承载力反压力曲线的位移、应力释放的影响以及隧道衬砌和岩石隧道周边洞室的相互作用，这个结论可以确定支护的时间和支护结构的强度和刚度。这种方法曾适用于越南义安省本卫水力发电厂引水隧道。结果表明，当位移u0在0.0865米到0.0919米之间时取一个合适的位移值，我们就可以通过架设支护结构来满足隧道的稳定性和经济的要求。关键词:隧道；支撑结构；稳定性；反压力曲线；应力释放效果1引言岩石在自然环境中，特别是在深部地层当中，常常受到上部地层和重力的影响，由于这些因素的影响在岩体当中二次应力的发展是非常复杂，难以

3、界定的。隧道开挖过程中，一部分的岩石通常会受到来自隧道洞顶岩石的去除而产生的力-拉应力，有时拉应力会相当高，都会在隧道围岩的周边产生，由于岩石开挖洞周应力的释放会导致周边围岩的变形，从三向应力状态转变为双向应力状态。在隧道施工过程中，架设支护结构的目的是为了提高和维持岩体的自承能力，以最大程度的发挥岩体的承载能力，并且在岩体内产生有利于发展的内应力场。1938年，芬纳进行了上部地层和水力结构相互作用方面的研究，并发现了基础的特殊变化曲线和弹塑性介质的解决方案。1963年，Pacher进行了同样的研究，并

4、取得了同样的结果。当隧道设计考虑上部地层和水工结构之间的相互作用时，其结果采用新奥法(NATM)施工和实际结构是比较适合的。此外，在隧道设计中，隧道衬砌和洞室周围地层之间的相互作用，以及相应的地基反压力曲线，通常被考虑在内(Panet和Guenot1982;Panet1995年)。在隧道设计中收敛-约束法通常被认为是有效的。2007年，在越南Nguyen通过研究改变地下水压力载荷，从而影响隧道衬砌的结构，在同一年，Vu和Do也采用收敛-约束的方法对隧道进行设计计算，并假定u0为初始变形值。根据Fenne

5、(1938年)和Pacher(1963年)的研究，如果一个刚性支撑结构②(如图1)架设的比较及时，会因为开挖洞室周围变形不够大而先达到平衡，之后它将会有更大的承载能力。在pi曲线外的C点(如图1)，岩石性质将变为非线性(塑性)。当支护结构①安装后产生了一定的位移(A点)，则该体系达到与对隧道衬砌1二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·外文翻译较小的均衡负载，之后围岩开始松动，曲线将达到其最低值(如图1中B点)，而隧道衬砌压力则增加的非常快。如果使围岩变形得到适度发展后施做支护结构，则作用

6、在支护结构上的压力将达到最小值，将不会导致隧道的失稳。图1所示:图1:根据Fenner(1938)andPacher(1963)得出围岩和支护特征曲线式中:-支护压力;-径向应力;Δr-径向位移;ri-隧道半径;pia-为外衬砌的支护抗力;pil-为外衬砌的支护抗力。这项研究证实了收敛-约束法在考虑地层反压力曲线、应力释放效应以及隧道衬砌和洞周隧道洞室相互作用条件下，可以确定隧道的应力和位移。2地层结构模式2.1地基反作用力曲线下的应力计算事实上，静水压力也就是初始应力(侧压力系数为1)，洞周开挖的支护

7、半径用ri表示，如图1所示(HoekandBrown1980)，塑性区半径的假设条件是依据初始应力场的大小、支护压力和岩石材料的特性而定。图2隧道洞周弹塑性应力分布图二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·外文翻译塑性区内的应力计算公式：其中:-岩石密度g-重力加速度-洞室埋深-岩石的内聚力-岩石内摩擦角弹性区内的应力计算公式(r≥re):（2）其中:-径向应力;-切向应力;r-洞周地层任意点离洞室中心的距离;塑性区内的应力计算公式(ri≤r≤re):（3）(摩尔应力圆)(塑性区)(弹性区

8、)(1)(2)其中:隧道的径向变形:（4）其中:G-岩体的剪切模量以及（5）其中:γ-岩石的泊松比;-岩石剪切滑移面的倾角;2.2隧道洞周沿轴线方向上的径向位移和应力释放系数在掌子面和未开挖岩石的影响下，未加固围岩的最大径向位移二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·外文翻译在距离掌子面只有仅仅的一段距离(通常实验测量结果是)。在现场实测数据的基础上，两位研究人员通过量测半径为ri的隧道，建立了Ur/Urmax和距离隧道掌子面