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块体理论分析与软件开发

王隽  
【摘要】: 小净距隧道由于间距较小,左右隧道在施工过程中将相互影响,所以双洞之间的中间岩体加固是隧道施工成功的关键。块体理论是用于分析非连续体的稳定性的有效方法之一。块体理论首先将结构面和开挖临空面看成空间平面,将结构看成凸体,将各种作用荷载看成空间向量,进而应用几何方法(拓朴学和集合论)详尽研究了在已知各空间平面的条件下,岩体内将构成多少种块体类型及其可动性,然后通过简单的静力计算,求出各类失稳块体的滑动力,其具体分析手段有三种:一是矢量法;二是作图法;三是赤平解析法。矢量法由于计算量过大,作图法由于精确度难以保证,因此都不易被工程技术人员掌握。块体理论赤平解析法是将以上两种方法有机结合起来,大大扩展了块体理论的适用范围。 本文以福建某高速公路鹤上隧道为工程实体,以在施工现场绘制的地质素描图为基础,建立隧道和结构面的实体模型,应用赤平解析法对由隧道临空面和岩体中的结构面构成的块体进行稳定性分析。本文所得出的所有的计算结果都是在空间结构面的位置已经确定的前提下得出的,所有这些结果都是确定的值。在本论文的研究成果上,运用块体理论赤平解析法分析了小间距隧道的合理施工顺序,为小间距隧道的合理开挖提供了科学依据。 为了使块体理论赤平投影这种分析方法能够方便地应用于科研、生产实际,作者在Windows环境下进行了工程分析软件的开发。在软件开发过程中,以Visual C++为平台,全部程序均用VC++语言进行编写。该软件提供了简洁明快的输入、输出界面,可方便地实现数据输入、计算分析、分析结果的图形化(缩放、旋转)输出。 论文还将本软件的计算结果与施工期地质编录得到的隧道围岩破坏情况进行对比分析,从而证明了计算结果是可靠的。本方法能够得出块体稳定性分析的确定性结果,而开发出的软件可以代替繁杂的手工劳动,并且具有很高的准确率,为高速公路小间距隧道的围岩稳定性分析提供了一条准确、快捷的途径。


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