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《东北大学》 2015年
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基于广义Hoek-Brown准则的硐室顶板垮塌体形状上限分析

关凯  
【摘要】:在工程实际中,我们对地下硐室的需求越来越多,地下硐室的建设也变得越来越频繁,例如地铁、隧道和地下厂房等,这样将不可避免的使得硐室与硐室或者硐室与地表之间相互紧邻,在这些情况下,硐室顶板的稳定性成为了工程师们关注的重点。本文基于广义Hoek-Brown破坏准则,结合极限分析上限定理,对不同硐室埋深及不同顶板形状下的顶部围岩潜在垮塌范围进行了研究。依此,本文的研究方法和思路对于认识顶板的垮塌范围、合理进行支护设计以及优化硐室顶板形状等问题具有一定的指导意义。围绕这一研究课题,本文主要开展了以下方面的研究工作:1.根据深浅埋硐室顶板二维破坏模式,利用变分法和虚功率原理推导了速度间断线的解析表达式,绘制出了顶板塌落面形状,并进行了相关参数分析;对比分析了矩形与圆形硐室顶板上部围岩塌落范围。2.研究了硐室顶板围岩的失稳条件;对深埋岩体任意形状硐室顶板发生渐进式二次破坏进行了讨论;探讨了划分圆形硐室深浅埋的临界埋深。3.在深埋岩体硐室顶板二维破坏模式的基础上构建了顶板的三维旋转体型破坏模式,通过计算三维垮塌体的内虚功率和外虚功率得到了顶板垮塌体曲面方程的目标泛函,依据变分法即可求出速度间断面方程,分析了岩体参数、支护压力或硐室顶板尺寸等对垮塌体范围的影响规律;然后对比了依据二维破坏模式与三维破坏模式计算得到的深埋岩体矩形硐室顶板的垮塌范围。4.研究了椭球形顶板处于临界失稳状态时的硐室极限半跨度,得到了关于支护压力及硐室顶板尺寸的稳定性图表。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU45

【参考文献】
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