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《同济大学》 2006年
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大跨海底隧道围岩抗力系数理论与试验分析及其设计应用研究

涂忠仁  
【摘要】:厦门市东通道翔安海底隧道是我国在建的首条海底城市道路隧道。鉴于目前没有专门的海底隧道设计规范,其支护及衬砌结构设计计算只能参考目前现行的公路隧道设计规范(JTG D70—2004)按局部变形理论进行设计。 在按局部变形理论设计时,规范采用的围岩弹性抗力系数是确定围岩抗力时的一个攸关的设计基本参数,其数值只是靠查取规范表格建议的数值范围并结合类似工程经验来确定。对厦门大跨曲墙扁坦形海底公路隧道,在高围压作用下,因部分软弱围岩已进入塑性变形状态,不只局限于弹性阶段,故在文中推广为围岩抗力系数。由于缺乏实践经验,对围岩抗力系数必须进行专门的理论和试验研究,所以本文的研究成果不仅具有理论学术研究意义,而且具有工程应用价值。 众所周知,只有当隧洞呈圆形而又承担均匀的内压时,计算得到的围岩抗力系数才是精确的理论值,而在其他隧洞断面形状和各种围压作用下,用局部变形理论(Winkler假定)所得到的围岩抗力系数都是近似的。因此,本文对围岩抗力系数的演引和解析工作都是按照圆形洞室承受均匀内压的理想条件进行的。 通过研究,本文取得了比较丰富的研究成果,它们具体是: (1) 首先整理、归纳了前人在围岩抗力系数方面的研究成果。通过收集、整理得到依据不同的本构模型或者工程实际可能出现的工况的6种不同计算模型和方法,分析表明,围岩抗力是一个综合性系数,它与荷载情况、洞室几何尺寸、围岩物理力学指标等都有很密切的联系,另外,通过研究将以前仅仅应用于弹性模型的的弹性抗力系数应用范围拓宽到处于弹塑性变形阶段的围岩以及富含节理裂隙的围岩情况。 (2) 统一强度理论与其它强度理论相比,最大的区别在于其通过引入一个材料屈服准则系数,以体现中间主应力对材料屈服的影响,而一般的强度理论常常只考虑最大主应力和最小主应力对材料屈服的影响。本文的研究表明,在岩土工程领域广泛应用的莫尔——库仑强度准则,由于没有考虑中间主应力的影响而偏于保守,同时,得到了大量的岩石力学试验结果已证实这点。本文基于统一强度理论独立推导得出的围岩抗力系数的新解析计算式,为提高计算精
【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】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王芝银;袁鸿鹄;汪德云;张琦伟;;基于量测位移的隧洞围岩弹性抗力系数反演方法[J];工程地质学报;2013年01期
2 苏文德;;井点降水措施对大断面海底隧道施工安全影响分析[J];岩石力学与工程学报;2007年S2期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 宋南涛;厦门东通道海底隧道陆域段异常变形原因分析及对策研究[D];西南交通大学;2007年
2 王建华;渗流作用下海底隧道结构流—固耦合地震动响应研究[D];兰州理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴少武,张绍治,韩广英,孙寿成,徐济平,龚志明;运用声波法研究硐体围岩和应力状态[J];地震;1984年06期
2 宋雄伟,卫丹,张晓健;弹性地基梁法中水平向基床系数的取值研究[J];电力勘测设计;2004年04期
3 吴淦国;变形岩石的超声波研究[J];地学前缘;1994年Z1期
4 尤明庆,苏承东,申江;岩石材料的非均质性与动态参数[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期
5 杨圣奇,张学民,苏承东;岩块声学特性的试验研究[J];辽宁工程技术大学学报;2003年06期
6 陈宝春,刘织,林涵斌;世界海底隧道工程概况与台湾海峡通道构想[J];福州大学学报(自然科学版);2000年04期
7 蔡晓鸿;;圆形压力隧洞岩石抗力系数K的理论和计算[J];工程力学;1988年03期
8 宋俐,张永强,俞茂宏;压力隧洞弹塑性分析的统一解[J];工程力学;1998年04期
9 张迪,李晓昭,张西平,王星海;水平基床系数的影响因素分析[J];桂林工学院学报;2003年03期
10 许东俊;耿乃光;;岩石强度随中间主应力变化规律[J];固体力学学报;1985年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡晓鸿 ,吕有年;水工压力隧洞弹塑性应力计算[J];地下空间;1987年01期
2 杨小礼,李亮;条形基础下纤维加筋土地基承载力初探[J];地下空间;2000年01期
3 黄煜镔,朱礼君;三维应力状态下圆筒形巷道塑性区次生应力、半径和位移[J];地下空间;2004年01期
4 程彩霞;赵均海;魏雪英;;楔体极限荷载的统一滑移线与有限元解[J];地下空间与工程学报;2005年06期
5 仲锁庆,张西平,潘海利;地基土基床系数研究[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
6 涂忠仁;;公路隧道围岩抗力系数计算[J];地下空间与工程学报;2006年03期
7 俞缙;赵维炳;苏天明;刘彤;张迪;;岩石超声波信号的小波时频分析[J];地下空间与工程学报;2007年06期
8 徐栓强;侯卫;;考虑岩体中间主应力效应的竖井稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2007年06期
9 宋克志;邓建俊;王梦恕;;烟大渤海海峡隧道的可行性研究初探[J];地下空间与工程学报;2008年01期
10 张常光;赵均海;魏雪英;;基于统一强度理论冻结壁应力场和位移场研究[J];地下空间与工程学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林达明;尚彦军;孙福军;孙元春;吴锋波;刘志强;;岩体强度估算方法研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 赵均海;卢继明;;厚壁圆筒受外压时塑性极限荷载的统一解[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
3 彭柏兴;刘颖炯;王星华;;波速-旁压联合测试法在红层软岩中的应用研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 夏桂云;Yoshimine M;宋丽;;统一强度理论对土质材料的实验验证和对比[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
5 王唢;赵明阶;蒋树屏;林志;;基于渐进性破坏理论的隧道围岩压力预测研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
6 马超锋;李晓;成国文;蒲丛林;;工程岩体完整性评价的实用方法研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(下)[C];2011年
7 范文;俞茂宏;林永亮;陈立伟;吴黎辉;;基于统一强度理论的地基极限承载力滑移线分析[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
8 李学杰;张以诚;冯志强;郭连生;周昌范;万荣胜;;台湾海峡地形地质特征及对通道工程选线的建议[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
9 冯红波;赵均海;贾萍;;地基临界荷载统一解[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2007年
10 黄亚娟;赵均海;魏雪英;田文秀;;双剪统一强度理论的Rankine主动土压力统一解[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓华锋;库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D];武汉大学;2010年
2 李国富;高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究[D];太原理工大学;2010年
3 康富中;深埋超大规模地下铁路车站结构方案及关键支护参数优化研究[D];北京交通大学;2011年
4 杜朝伟;海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究[D];北京交通大学;2011年
5 张耀平;矿山空区诱发的岩移特征及覆盖层冒落效应研究[D];中南大学;2010年
6 何现启;EDA介质中地震波传播特征及参数反演研究[D];中南大学;2010年
7 秦本东;煤层顶板石灰岩和砂岩高温膨胀特性及力学特性的试验研究[D];长安大学;2010年
8 杨志彬;川东北地区河坝构造工程地质特征及钻井对策研究[D];成都理工大学;2011年
9 季勇志;基于三维导波理论的码头桩基无损检测方法的数值模拟研究[D];天津大学;2010年
10 李静;任丘潜山型碳酸盐岩储层微观分析及裂缝预测研究[D];中国石油大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈先志;CFG桩复合地基基床系数及其应用[D];郑州大学;2009年
2 王卫超;煤体中爆炸应力波及爆破作用的试验研究[D];河南理工大学;2010年
3 张亮;高速公路古老滑坡病害整治关键技术研究[D];中国铁道科学研究院;2010年
4 张文完;基于三剪统一强度理论的ANSYS二次开发及其应用[D];南昌大学;2010年
5 吕奇峰;隧道内定向诱导劈裂注浆机理及其配套检测方法研究[D];北京交通大学;2010年
6 王志强;西昌昔格达组的动力特性研究[D];昆明理工大学;2009年
7 唐武;某新建工程与临近既有地铁相互影响研究[D];北京交通大学;2011年
8 明锋;坝基开挖爆破的岩体损伤试验研究[D];武汉理工大学;2011年
9 吴国兴;缓倾斜采空区稳定性分析及处理方案[D];江西理工大学;2011年
10 王向阁;海底隧道涌水量预测及注浆防水研究[D];中南大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李强,王明年,王玉锁;系统锚杆对大断面隧道施工安全性的影响[J];地下空间与工程学报;2005年01期
2 李建波;陈健云;李静;林利民;;软土浅埋地铁车站地震响应的多因素影响分析[J];地下空间与工程学报;2009年02期
3 李健;谭忠盛;王秀英;杜朝伟;;海底隧道施工过程中初期支护受力特征试验研究[J];北京交通大学学报;2012年01期
4 陈向红;张鸿儒;;暗挖海底隧道地震动水压力响应分析[J];北京交通大学学报;2012年01期
5 郭衍敬;张明聚;张斌;;海底隧道穿越风化深槽施工方案[J];北京工业大学学报;2006年06期
6 张明聚;郜新军;郭衍敬;;海底隧道突水分析及其在翔安隧道中的应用[J];北京工业大学学报;2007年03期
7 杨宇友;张钦喜;杜修力;潘东旭;张在明;;基于流固耦合模型的隧道施工数值分析[J];北京工业大学学报;2011年01期
8 涂忠仁;;基于统一强度理论的公路隧道围岩抗力系数计算[J];重庆交通学院学报;2006年01期
9 陆培毅;于勇;韩丽君;;考虑注浆过程的后压浆桩有限元分析[J];低温建筑技术;2007年01期
10 杜兴华;高扬;;粘弹性人工边界在有限元分析中的应用[J];低温建筑技术;2012年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李鹏飞;海底隧道围岩稳定性分析与控制研究[D];北京交通大学;2011年
2 杜朝伟;海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究[D];北京交通大学;2011年
3 张伟;渗流场及其与应力场的耦合分析和工程应用[D];武汉大学;2004年
4 姜云;公路隧道围岩大变形的预测预报与对策研究[D];成都理工大学;2004年
5 谢红强;隧道工程热液固多场耦合效应研究[D];西南交通大学;2006年
6 齐明山;大变形软岩流变性态及其在隧道工程结构中的应用研究[D];同济大学;2006年
7 尹哲;多孔介质渗流问题的对称有限体积方法[D];山东大学;2007年
8 黄琨;孔隙介质渗流基本方程的探索[D];中国地质大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 龙百画;锚杆支护作用的FLAC模拟[D];贵州大学;2006年
2 俞尚宇;厦门东通道大断面海底隧道陆域段施工安全评价[D];西南交通大学;2006年
3 刘智勇;海底水工隧道的抗震安全性研究[D];同济大学;2008年
4 苏佳轩;爆炸作用下曲墙式黄土隧道的动力响应研究[D];兰州理工大学;2010年
5 田瑞瑞;粘弹性边界条件下方家湾黄土隧道结构的地震动稳定研究[D];兰州理工大学;2012年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 黎逢先;;京石路段高水压富水区隧道限排衬砌注浆圈合理参数研究[J];价值工程;2014年07期
2 魏龙海;王明年;陈炜韬;张建国;;工程措施对控制大跨度海底隧道结构变形的施工效果研究[J];现代隧道技术;2008年04期
3 魏龙海;王明年;陈炜韬;刘彪;;地下连续墙在厦门海底隧道穿越富水砂层中的应用研究[J];现代隧道技术;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈炜韬;王明年;魏龙海;张磊;;大断面海底隧道在不同施工工法下的力学行为研究[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吉艳雷;厦门东通道海底隧道二次衬砌安全性及锈蚀行为研究[D];西南交通大学;2008年
2 侯昌银;厦门东通道海底隧道土建结构功能性检测技术研究[D];西南交通大学;2010年
3 闫自海;厦门翔安海底隧道风险评估技术与应用研究[D];西南交通大学;2010年
4 郇星超;公路隧道装配式衬砌结构研究[D];长安大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘康和,庞学懋;综合地球物理勘探方法的应用及其效果[J];电力勘测;1995年01期
2 方华,伍向阳,杨伟;岩石中裂纹对弹性波速度的影响[J];地球物理学进展;1998年04期
3 刘斌,王宝善,席道瑛;水饱和裂纹对地壳岩样中地震波速及各向异性的影响[J];地球物理学报;1999年05期
4 沈联蒂,史謌 ;岩性、含油气性、有效覆盖压力对纵、横波速度的影响[J];地球物理学报;1994年03期
5 姚增,丁梧秀,王俊杰;黄河上游某坝基岩体弹性波速的各向异性与归一化研究[J];地质灾害与环境保护;1996年02期
6 吴淦国;苏联矿田和矿床构造研究的某些动向[J];地质科技情报;1987年02期
7 尤明庆,苏承东,申江;岩石材料的非均质性与动态参数[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期
8 蔡晓鸿;;圆形压力隧洞岩石抗力系数K的理论和计算[J];工程力学;1988年03期
9 刘东甲,王建国;均匀土中有限长桩瞬态横向动力响应[J];工程力学;2003年06期
10 许东俊;耿乃光;;岩石强度随中间主应力变化规律[J];固体力学学报;1985年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾义磊;李晓红;杜云贵;康勇;;通渝隧道K21+780涌水突泥段的治理[J];地下空间与工程学报;2005年05期
2 张进;;地质超前预报在铜锣山隧道中的应用成果[J];山西建筑;2007年01期
3 姚志国;;隧道开挖过程中施工监测及其数据分析[J];山西建筑;2007年09期
4 张楠;王述红;王晓明;李飞;;含弱层围岩的隧道变形破坏过程模型实验研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
5 杜转转;;浅谈断层破碎带施工技术[J];山西建筑;2008年14期
6 毛文宗;;浅谈笔架山隧道用全断面法开挖Ⅱ类围岩[J];山西建筑;2009年28期
7 吴耀宗;朱明;肖海波;;引水隧道围岩相似材料的试验研究[J];路基工程;2010年04期
8 白廷全;各向同性岩体中隧道围岩的极限平衡状态分析[J];北京科技大学学报(英文版);1996年01期
9 许江,顾义磊,康骥鸣;隧道与地表构筑物相互影响的研究[J];岩土力学;2005年06期
10 张开银,陈发明,叶方千,薛光桥;隧道围岩稳定性判定的应变反演方法[J];武汉理工大学学报;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苏有财;谷婷;朱勇;白志勇;;模糊理论在隧道施工阶段围岩等级划分中的应用[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年
2 朱维申;王可钧;刘艳青;马荣田;卢汝绥;;地下工程的监测与数值计算[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(上册)[C];1999年
3 王唢;赵明阶;蒋树屏;林志;;基于渐进性破坏理论的隧道围岩压力预测研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
4 陆超;杨豪;殷超;;隧道衬砌混凝土裂缝变形监测[A];全国大坝安全监测技术信息网2008年度技术信息交流会暨全国大坝安全监测技术应用和发展研讨会论文集[C];2008年
5 焦冬雪;刘元雪;陆新;;单洞双层隧道围岩力学特性分析[A];第十届全国青年岩石力学与工程学术大会论文集[C];2009年
6 乔春生;张清;韩卫东;;隧道工程中的三维有限元方法[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年
7 阳友奎;;应变软化隧道围岩与支护相互作用分析[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第九届年会论文集[C];1996年
8 马天辉;唐春安;李术才;王汉鹏;梁正召;;八字岭隧道围岩稳定性的强度折减法分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
9 谭志宏;唐春安;曹武安;;顶溶洞对隧道围岩稳定性影响的数值分析[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
10 杨会军;;大断面公路隧道围岩变形地质因素分析[A];第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 赵添学 本报记者 牛彦君;安远隧道攻坚战[N];甘肃日报;2011年
2 记者 张晓梅;致力于研究成果的实际应用[N];中国交通报;2002年
3 通讯员 陈宝慧;安全责任岗为施工保驾护航[N];中国铁道建筑报;2007年
4 陈戈 林清 吴楚楚 蔡华锋;隧道围岩试验系统国际领先[N];南方日报;2007年
5 董树国 褚铁成;围岩变形监测在公路隧道施工中的应用[N];中华建筑报;2007年
6 王秉良 董英杰 孙文明;用青春拥抱朝阳[N];中国铁道建筑报;2011年
7 国海 南下 世玺;科技创新点亮隧道施工[N];中国建设报;2007年
8 通讯员 孔祥文;专业团队打造技术优势[N];中国铁道建筑报;2006年
9 严茂林 张升茂;质量安全进度名列全线榜首[N];中华建筑报;2006年
10 刘志广;隧道断层破碎带控制爆破技术[N];中华建筑报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭念;原位扩建隧道围岩力学响应机理研究[D];重庆大学;2010年
2 黄强;基于黏弹性理论的隧道围岩应力分析研究[D];武汉理工大学;2012年
3 陈先国;隧道结构失稳及判据研究[D];西南交通大学;2002年
4 叶英;岩溶隧道施工超前地质预报方法研究[D];北京交通大学;2006年
5 刘文剑;基于渗流场—损伤场耦合理论的隧道涌水量预测研究[D];中南大学;2008年
6 尤哲敏;大断裂区深埋隧道地应力特征及围岩稳定性分析[D];中国地质大学;2013年
7 唐雄俊;隧道收敛约束法的理论研究与应用[D];华中科技大学;2009年
8 文建华;隧道结构稳定性及其流固耦合损伤研究[D];武汉理工大学;2009年
9 汪成兵;软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D];同济大学;2007年
10 毛树华;灰关联决策与灰生成算子的理论及方法研究[D];武汉理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 季聪;义安隧道围岩破坏机制及支护设计优化研究[D];吉林大学;2013年
2 苏俊军;陡倾岩层中隧道围岩失稳机理及塌方处置对策探讨[D];长安大学;2011年
3 伍冬;山岭隧道围岩压力计算方法及其适用性研究[D];北京交通大学;2011年
4 李伟业;隧道围岩爆破振动及支护结构稳定性分析[D];武汉科技大学;2012年
5 谢震;小净距隧道围岩破碎段施工控制关键技术研究[D];长沙理工大学;2013年
6 舒宗运;隧道围岩流固耦合效应与稳定性研究[D];中国地质大学(北京);2014年
7 陈继华;降雨对山岭隧道围岩受力变形影响研究[D];湖北工业大学;2013年
8 张先伟;渗流效应下隧道围岩弹塑性分析及施工优化研究[D];中南大学;2012年
9 雷权有;黄土覆盖土、岩接触地层中隧道围岩变形特征及支护技术研究[D];西安理工大学;2010年
10 杨小军;铁路隧道围岩变形特征及稳定性判据研究[D];长安大学;2010年
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