用有限元參數(shù)折減法研究土質(zhì)隧洞圍巖穩(wěn)定性及其影響因素.pdf

1、摘要論文題目：用有限元參數(shù)折減法研究土質(zhì)隧洞圍巖穩(wěn)定性及其影響因素學(xué)科專(zhuān)業(yè)：橋梁與隧道工程研究生：黃俊指導(dǎo)教師：黨發(fā)寧教授摘要簽名：簽名：為推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)更好更快發(fā)展，需要大量興建基礎(chǔ)設(shè)施以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的社會(huì)需求，從地上到地下，從高樓大廈到地鐵隧洞，然而僅依靠過(guò)往地下工程設(shè)計(jì)及穩(wěn)定評(píng)價(jià)方法己不能滿(mǎn)足當(dāng)前工程要求，所以迫切需要一套具有良好理論基礎(chǔ)的地下工程設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系。所以需要一套具有較完善理論依據(jù)的地下工程設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系

2、。針對(duì)上述情況，本文結(jié)合彈性力學(xué)、塑性力學(xué)和高等土力學(xué)等相關(guān)知識(shí)，探索無(wú)襯砌圓形隧洞圍巖的彈塑性應(yīng)力、應(yīng)變及位移解析解。根據(jù)圍巖的彈塑性分析，提出適用隧洞圍巖穩(wěn)定性分析的參數(shù)折減理論，并定義了隧洞圍巖的安全系數(shù)。借助ABAQUS大型通用有限元軟件，建立黃土隧洞圍巖三維有限元模型，重點(diǎn)對(duì)無(wú)襯砌圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。具體工作分為以下幾個(gè)部分：(1)詳細(xì)介紹了從上世紀(jì)六十年代至今形成的主要隧洞穩(wěn)定性分析方法：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)、模型試驗(yàn)、

3、有限元數(shù)值分析法及強(qiáng)度折減法等的理論及評(píng)價(jià)穩(wěn)定性體系，指出它們大多依然為建立在工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，模型試驗(yàn)及有限元法等都對(duì)隧洞圍巖進(jìn)行了大量假定，而強(qiáng)度折減法原理是建立在邊坡變形破壞的理論之上，而隧洞圍巖的破壞機(jī)理明顯有別于邊坡失穩(wěn)。(2)詳細(xì)分析了強(qiáng)度折減法原理及其在隧洞安全系數(shù)的應(yīng)用。指出采用強(qiáng)度折減法原理在強(qiáng)度儲(chǔ)備上能較為合理解釋隧洞圍巖部分破壞原因的，但因?yàn)樵摾碚摻⒃谶吰路€(wěn)定性分析基礎(chǔ)上，并且隧洞圍巖的破壞有別于邊坡失穩(wěn)，所以強(qiáng)

4、度折減理論對(duì)于隧洞圍巖的穩(wěn)定性分析有待進(jìn)一步研究。并且總結(jié)和評(píng)價(jià)了有限元強(qiáng)度折減法在失穩(wěn)判據(jù)和分析上的一些不足。(3)嘗試對(duì)無(wú)襯砌圓形隧洞圍巖進(jìn)行彈塑性分析，介紹了理想彈性條件和理想彈塑性條件下圍巖的應(yīng)力、應(yīng)變及位移解析表達(dá)式，然后基于無(wú)襯砌圓形隧洞圍巖的彈塑性位移解定義了隧洞的安全系數(shù)，并提出求解其的參數(shù)折減理論，。(4)利用有限元軟件ABAQUS對(duì)某黃土隧洞進(jìn)行強(qiáng)度折減法的算例分析，分析采用不同彈性參數(shù)E／J情形下，隧洞接近破壞時(shí)塑