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《同济大学》 2006年
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大变形软岩流变性态及其在隧道工程结构中的应用研究

齐明山  
【摘要】:岩石流变与岩石工程长期稳定与安全密切相关。岩石流变力学试验是了解岩石流变力学特性的重要手段。进行室内三轴流变试验研究了风化破碎软弱岩石的流变特性。在考虑岩石流变时效特性的基础上,运用理论解析和数值模拟手段对收敛约束法进行了较系统深入的研究。并利用正交试验设计方法探讨了隧道支护结构的优化设计。 论文主要研究工作集中在以下几个方面: (1) 采用全自动三轴流变试验机对厦门东通道海底隧道风化槽/囊地段岩石进行了三轴压缩流变试验,研究了岩石在不同围压和不同应力水平作用下轴向应变随时间的变化规律。通过对试验数据的拟合,表明幂律型蠕变模型可以用来较好的模拟该类岩石除第三阶段蠕变以外的蠕变行为。 (2) 分别从围岩特征曲线和支护特征曲线出发,对收敛约束法进行了较为系统的研究。总结给出了围岩特征曲线的确定方法,包括理论解析法、数值方法和现场实测法。利用数值方法,分别对厦门东通道海底隧道进行了二维弹塑性、粘弹塑性、考虑应变软化的粘弹塑性和三维粘弹塑性分析,得到相应的围岩特征曲线,并比较了它们之间的异同之处。在假设支护材料行为符合弹性—理想塑性的前提下,总结给出了喷射混凝土支护、锚杆支护、钢拱支护和组合式支护的支护刚度方程,讨论了构成组合式支护的各单一支护的设置时间和边界条件发生变化时,组合式支护刚度的计算方法。在此基础上,给出了支护效果的评价方法。针对收敛约束法中初始位移(支护设置前的洞壁径向位移)难以确定的问题,给出了利用LDP线确定初始位移的方法以及LDP线的计算方法。 (3) 通过对乌鞘岭隧道开挖过程中洞室围岩变形、围岩压力、支护应力等监测数据的分析,探讨了乌鞘岭隧道围岩“挤入型”大变形的机理、成因。将模拟乌鞘岭隧道实际开挖过程的三维粘弹塑性数值分析结果与现场实测结果进行比较,论证了采用幂律型蠕变模型描述乌鞘岭隧道围岩流变的可行性。 (4) 隧道开挖后,影响围岩应力、变形状态和洞室稳定性的因素主要就是围岩自身物理力学性质、开挖洞室的大小和形状、以及支护设置时间和支护刚度。本文利用统计学中的正交试验设计方法,综合考虑初次、二次支护的支护时间
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U451.2

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【相似文献】
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9 王宇;软岩瞬时及流变力学特性试验研究[D];武汉大学;2012年
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1 李娜;自然与饱水状态下金川二矿区深部岩石流变特性分析[D];中南大学;2011年
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4 张向阳;金川二矿区深部岩石力学性及岩石流变损伤分析[D];中南大学;2010年
5 郑元芳;隧道围岩—支护结构长期稳定性研究[D];重庆大学;2008年
6 顾恒星;厦门海相沉积软土流变特性研究[D];厦门大学;2009年
7 王猛;丹巴水电站厂址区软弱岩体围岩分类研究[D];成都理工大学;2011年
8 赖华辉;淤泥质粘土的流变特性及其应用研究[D];上海交通大学;2013年
9 滕军林;基于土结构性的软土流变特性研究[D];福州大学;2005年
10 傅强;工程软岩蠕变理论及其支护方法的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
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