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《河海大学》 2004年
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输水隧洞支护结构与围岩的相互作用分析

赵会德  
【摘要】: 在地下结构工程中通常要进行大范围的开挖,而施工开挖卸荷和地应力释放后应力重分布等因素将危及到围岩的稳定性,因此地下岩体稳定性分析一直是工程地质和岩体力学非常重要的研究课题;而喷锚支护技术对地下岩体稳定起着很重要的作用,并得到广泛的应用。本文主要着眼于理论分析和数值模拟两部分。首先,在前人研究成果的基础上,对锚杆与围岩的相互作用机理进行研究,利用全长锚固锚杆的中性点理论,从等效均化的角度来考虑锚杆对围岩的加固作用,并推导了在简单荷载作用下,含有衬砌、等效加固后的围岩、原始围岩三者的弹塑性解析解,对工程设计有着重要的参考意义;在数值模拟方面,以考虑锚固围岩满足规则化库仑摩擦模型为基础,利用虚功原理推导了接触问题的有限元方程的计算格式,为开发运用大型商用有限元软件MSC.Marc提供了理论根据,也形成了本文的理论基础:最后,论文以南水北调东线穿黄隧洞稳定性分析项目为工程实例,利用本文所述的接触问题的摩擦模型理论,对锚杆支护结构的应力场、位移场的变化规律进行了研究,分析了加锚支护对隧洞围岩应力、变形的影响。
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