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《中南大学》 2010年
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隧道围岩非线性特征描述及其稳定性的数值计算研究

钟正强  
【摘要】: 隧道是修筑在具有一定应力履历和构造迹象的各种围岩介质中的一种洞室结构体系,正确地理解和掌握围岩基本特征,对围岩稳定性做出评价,不仅关系到隧道的设计和施工方案,而且还决定着整个隧道工程的造价,而以往的线性准则存在一定局限性,因此,研究隧道岩体的强度非线性描述模型,及非线性描述特征下岩体的稳定性情况,具有重要工程意义。 论文通过收集前人资料、理论分析及数值仿真技术,对隧道围岩非线性特征描述模型及参数确定方法、岩体线性和非线性特征描述的数值实现、考虑围岩非线性特征的隧道稳定性、应力变形特征、安全顶板厚度的确定方法等相关方面进行了相应的系统研究,为工程实践提供科学指导。 探讨了Hoek-Brown准则和Barton-Bandis准则与Mohr-Coulomb准则之间的关系,并提出了它们之间参数的相互转换方法,分析了了非线性准则中各个参数对于剪切强度参数的影响。 根据岩体特征建立相应的线性和非线性岩体数值计算模型,探讨了Mohr-Coulomb线性破坏准则和Hoek-Brown非线性破坏准则的数值实现方法,以及实施过程,并通过对岩体进行了三轴压缩试验的数值模拟,验证了数值方法的可靠性,以及Hoek-Brown非线性破坏准则的优越性。 通过理论分析,推导了Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则的关系,并建立了基于Hoek-Brown准则的屈服接近度函数;通过隧道三维计算模型,编制了相应Hoek-Brown准则的屈服接近度程序,并验证了自编程序的正确性。 采用Hoek-Brown准则描述隧道围岩的破坏特征,并理论分析了围岩开挖后应力和变形情况;通过FLAC3D建立了隧道开挖的数值计算模型,分析Hoek-Brown准则下,隧道围岩的径向位移、切向位移、剪应变分布、和塑性区分布,并与理论结果进行对比。 利用FLAC3D建立层状隧道开挖的计算模型,分析不同侧压系数情况下层状岩体的变形破坏情况,探讨了不同情况下层状岩体隧道的变形和应力特征,以及相应的破坏情况。 提出了基于Hoek-Brown非线性准则的隧道顶板安全厚度的计算方法,并分析了隧道跨度与安全顶板厚度的关系,以及不同隧道跨度情况下,隧道围岩的应力变形和破坏特征。 将研究成果应用于工程实例中,对比了相应标段内的数值计算结果与监测结果的隧道拱顶沉降量,二者差别很小,从而说明了数值计算的正确性,为工程实践提供参考。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U451.2

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Comprehensive assessment on dynamic roof instability under fractured rock mass conditions in the excavation disturbed zone[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年01期
2 罗清明,李亮,杨小礼;软岩隧道的围岩变形计算[J];长沙铁道学院学报;2003年02期
3 史贵才;葛修润;;岩土工程中常用屈服条件的对比研究[J];常州工学院学报;2007年03期
4 贾蓬;唐春安;张国联;;深埋垂直板裂结构岩体中洞室失稳破坏机制[J];东北大学学报(自然科学版);2008年06期
5 孙秀山,黄立新,刘应华,岑章志;二维正交各向异性结构弹塑性问题的边界元分析[J];复合材料学报;2005年03期
6 黄润秋,陈尚桥,黄家渝,何平;重庆市浅埋地下洞室安全顶板厚度研究[J];工程地质学报;1998年02期
7 廖春芳,彭衡和,曹文贵,刘晓明;岩溶及采空区路基岩层顶板安全厚度确定方法研究[J];公路;2003年01期
8 陈志坚,卓家寿;样本单元法及层状含裂隙岩体力学参数的确定[J];河海大学学报(自然科学版);2000年01期
9 尤明庆;岩石的强度准则及中间主应力的影响[J];焦作工学院学报(自然科学版);2001年06期
10 王勇,孙彩红;岩溶隧道溶洞顶板安全厚度预测模型[J];隧道建设;2005年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王思敬;杨志法;傅冰骏;;中国岩石力学与岩石工程的世纪成就与展望[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张传庆;基于破坏接近度的岩石工程安全性评价方法的研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
2 高红;岩土材料屈服破坏准则研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;注射拉伸吹塑模拟及相关技术的研究方法[J];工程塑料应用;2003年12期
2 李岗,熊猛;浅析灰色系统的发展及其展望[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 周亦唐,钟国强,俞进,赵惠敏,葛晓旭;塑料土工格栅加筋土结构的振动台试验研究[J];四川建筑科学研究;2004年02期
4 杨佑发,王一功;边坡开挖对坡脚建筑影响分析[J];四川建筑科学研究;2004年03期
5 马明江;某泵站边坡土质特性研究[J];四川建筑科学研究;2005年03期
6 冯君,吕和林,李安洪;顺层岩质边坡稳定性影响因素分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
7 黄井武;陈晓平;;软土地基上海堤断面型式优化有限元研究[J];四川建筑科学研究;2006年03期
8 刘荣桂;邾祝融;程知言;颜庭成;;牙轮钻头在钻孔灌注桩进入硬岩中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2008年01期
9 李辉;曾月进;曾明顺;姜建华;杨彩虹;裴寒蕊;;土的弹塑性与先期固结压力的试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年03期
10 钟卫;周德培;杨涛;冯君;;顺层岩石高边坡在卸荷条件下失稳长度的确定[J];四川建筑科学研究;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁乃刚;刘芳;陈岑;;屈服面演化与基于物理机制建立塑性本构理论方法的探讨[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 郑颖人;;岩土材料的破坏与极限分析方法的发展[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 谭晓慧;;水位变化对土坝边坡稳定性的影响[A];2004“生态安徽”博士科技论坛论文集[C];2004年
4 林达明;尚彦军;吴锋波;张巍;张翔;;基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用[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
5 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
6 祁生文;伍法权;;高地应力地区河谷应力场特征[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
7 薛雷;孙强;秦四清;刘汉东;黄鑫;;非均质边坡强度折减法折减范围研究[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
8 张年学;盛祝平;李晓;李守定;赫建明;;岩石泊松比与内摩擦角的关系研究[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
9 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[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
10 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 袁东升;近距离保护层开采多场演化及安全岩柱研究[D];河南理工大学;2010年
2 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 席本强;废弃矿山垃圾填埋场边坡稳定性及加固防渗研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 胡光海;东海陆坡海底滑坡识别及致滑因素影响研究[D];中国海洋大学;2010年
10 徐玉胜;大能量强夯置换法处理深圳地区软土地基的应用研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
2 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李静涛;煤矿开采岩层与地表变形数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
4 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
5 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年
6 王睿;井筒受采空区塌落影响的破坏机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
7 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
8 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
9 李克建;济南燕翅山山体变形机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
10 陈彦军;复杂围岩条件极近距离薄煤层群开采相关技术研究[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王成华,夏绪勇;边坡稳定分析中的临界滑动面搜索方法述评[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 黄家愉;重庆地下空间开发利用中的一些问题[J];地下空间;1998年S1期
3 白廷辉,尤旭东,李文勇;盾构超近距离穿越地铁运营隧道的保护技术[J];地下空间;1999年04期
4 郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽;边坡稳定分析的一些进展[J];地下空间;2001年04期
5 时卫民,郑颖人,张鲁渝;岩石高边坡的有限元分析及其简化分析方法[J];地下空间;2001年S1期
6 白明洲,王连俊,许兆义;工程岩体抗剪强度参数的数值分析及应用[J];北方交通大学学报;2001年04期
7 张文彬;孙广忠;;大型岩洞的溃屈破坏[J];北京建筑工程学院学报;1987年02期
8 察美峰,孔广亚,贾立宏;岩体工程系统失稳的能量突变判断准则及其应用[J];北京科技大学学报;1997年04期
9 宋卫东,王金安,匡忠祥;程潮铁矿淹井前后采场溜井稳定性数值分析[J];北京科技大学学报;2000年04期
10 宋卫东,郭寥武;程潮铁矿2~#主溜井加固工程稳定性数值分析[J];北京科技大学学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 程晔;赵明华;曹文贵;;桩基下岩溶顶板稳定性评价的强度折减法研究[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(上册)[C];2003年
2 王思敬;;岩石力学与工程的新世纪[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
3 杨强;;岩体损伤力学发展现状和面临的问题[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
4 王思敬;杨志法;傅冰骏;;中国岩石力学与岩石工程的世纪成就与展望[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郑书彦;滑坡侵蚀及其动力学机制与定量评价研究[D];西北农林科技大学;2002年
2 李攀峰;大型地下洞室群围岩稳定性工程地质研究[D];成都理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周汉民;岩体经验强度准则的可靠度研究及其在工程中的应用[D];中国地质大学(北京);2006年
【相似文献】
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1 杨小礼,李亮,刘宝琛;非线性破坏准则对被动土压力的影响[J];工程力学;2004年01期
2 杨小礼,李亮,刘宝琛;非线性破坏准则对竖直边坡稳定性分析的影响[J];岩石力学与工程学报;2004年04期
3 钟正强;彭振斌;彭文祥;;基于非线性破坏准则的隧道顶板稳定性分析[J];科技导报;2009年07期
4 钟正强;彭振斌;彭文祥;;基于Hoek-Brown准则的层状岩体隧道开挖响应分析[J];中南大学学报(自然科学版);2009年06期
5 陈中流;张国祥;张磊;;用非线性破坏准则对主动土压力上限解的探讨[J];公路工程;2008年01期
6 杨小礼,郭乃正,李亮;非线性破坏准则与岩土材料地基承载力研究[J];岩土力学;2005年08期
7 马崇武;慕青松;刘忠玉;苗天德;;寒区路堤边坡稳定性的力学分析[J];冰川冻土;2007年05期
8 林松;;非线性破坏准则下被动土压力的计算[J];铁道科学与工程学报;2008年04期
9 胡卫东;祝新念;李小强;;非线性破坏准则下的边坡稳定分析[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2006年03期
10 杨小礼;用于岩土极限分析的非线性能量耗散理论[J];中南大学学报(自然科学版);2005年04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 钟正强;隧道围岩非线性特征描述及其稳定性的数值计算研究[D];中南大学;2010年
2 杨小礼;线性与非线性破坏准则下岩土极限分析方法及其应用[D];中南大学;2002年
3 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
4 李鹏;水—岩作用的岩体剪切特性试验与M-H-C耦合数值模拟[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
5 陈先国;隧道结构失稳及判据研究[D];西南交通大学;2002年
6 陈荣;一种PBX炸药试样在复杂应力动态加载下的力学性能实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 黄阜;隧道围岩塌落机理与锚杆支护结构的上限分析研究[D];中南大学;2012年
8 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
9 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
10 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
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1 王作伟;非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的上限分析[D];中南大学;2010年
2 蔡家辉;非线性破坏准则下基坑抗隆起稳定性上限分析[D];中南大学;2012年
3 李永鑫;浅埋隧道围岩压力的上限分析与围岩稳定性研究[D];中南大学;2012年
4 张迎宾;边坡稳定性塑性极限分析上限法研究[D];中南大学;2010年
5 张晓曦;边坡工程稳定性极限分析[D];西南交通大学;2011年
6 王恭兴;基于非线性破坏准则的土压力极限上限分析[D];中南大学;2008年
7 陈中流;基于非线性破坏准则的圆形基础地基承载力上限分析[D];中南大学;2008年
8 王燕德;岩体边坡动力破坏演化过程研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
9 夏英杰;爆破振动对矿山岩体边坡损伤弱化规律研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
10 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
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