【博士】软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：结构工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学土木工程学院　　学位年度： 2007年　　塌方是隧道施工中最常见的灾害现象之一，塌方已成为造成工期延误、生命财产损失和隧道运营的一个重要安全隐患。故此，开展隧道塌方破坏机理方面的研究对设计和施工均具有重要的指导意义。　　本文结合国家自然科学基金“软弱破碎隧道围岩渐进性破坏分析与松动荷载预测研究”课题，以公路隧道Ⅳ～Ⅵ级围岩为研究目标，采用统计分析、模型试验、数值模拟及理论分析相结合的方法，对自重应力场作用下隧道围岩渐进性破坏机理进行了深入的研究，论文主要工作如下：　　1．通过文献查阅及现场调研，统计分析了大量公路、铁路隧道和水工隧洞塌方工程实例，对隧道塌方进行了分类，并分析了隧道塌方的主要影响因素；　　2．在统计分析的基础上，设计了模型试验方案，建立了隧道围岩渐进性破坏机理模型试验方法，对围岩强度、隧道断面、隧道埋深及地表水对隧道渐进性破坏机制的影响进行了一系列的模型试验，总结分析了不同塌方破坏类型的渐进性发展过程、塌方破坏过程中围岩应力及位移变化规律；　　3．采用离散元软件PFC模拟了隧道围岩渐进性破坏过程，对模型试验方案进行了补充，并对小净距隧道及隧道掌子面塌方破坏机制进行了模拟分析；　　4．综合统计分析、模型试验及数值模拟的成果，研究了隧道塌方影响因素对隧道塌方发生机制的影响，综合分析了隧道围岩开挖卸荷渐进性破坏机理；　　5．在模型试验的基础上，提出了基于渐进性破坏的围岩动态压力拱理论，对模型试验过程中压力拱的变化情况进行了分析，较好地解释了试验中隧道周边的应力变化情况，并采用数值模拟的方法进行了比较验证。　　最后，就存在的问题和进一步的研究方向进行了简要讨论。　　

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