隧道施工過程中圍巖變形時效性研究.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversibhengzh0UUnversityforthedegreeofMasterResearchonTimeEffectsofsurroundingrockStrainduringthTunneIConstructioneonstruIByWenboShiSupervisor：ProfBeiZhangUpervsorProtBeIRoadandrailwayenginee

2、ringcollegeofWaterConservancyandEnVirOnmentMay2012摘要摘要隧道圍巖穩(wěn)定性關(guān)系到隧道施工以及運(yùn)營的安全。目前在進(jìn)行隧道設(shè)計時經(jīng)常采用的是彈塑性的本構(gòu)模型對隧道圍巖進(jìn)行描述，而實(shí)際上隧道圍巖是明顯具有流變特性的材料，因而在進(jìn)行隧道圍巖穩(wěn)定性研究過程中，全面考慮隧道圍巖變形的時間效應(yīng)具有重要意義。本文以河南省某高速公路隧道為依托工程，通過現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)控量測與理論分析相結(jié)合，并建立三維模型進(jìn)行分析

3、，研究了隧道施工過程中圍巖的力學(xué)特性以及位移變形的時間特性。論文的研究工作和成果如下：1對比國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對隧道圍巖在施工過程中的流變特性進(jìn)行分析，得出隧道圍巖的應(yīng)力特性和變形的時間效應(yīng)對于隧道施工以及運(yùn)營安全性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。2根據(jù)隧道的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，結(jié)合蠕變型積分公式對該隧道圍巖應(yīng)變的時間效應(yīng)進(jìn)行了理論分析。結(jié)果表明，得出隧道在施工過程中，掌子面的變形是從距離該面一段距離的時刻開始產(chǎn)生，并且此部分先期位移在總位移中占有較大的

4、比例。3使用Matlab語言編制了計算程序，同時結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了積分型蠕變模型中的多個參數(shù)，并利用這些參數(shù)擬合出隧道圍巖先期位移曲線以及總位移曲線與時間的關(guān)系，結(jié)果表明，擬合曲線與實(shí)測位移曲線相關(guān)性較好。4使用有限元軟件建立了隧道施工的三維模型，通過選擇彈塑性本構(gòu)模型進(jìn)行模擬分析，得到了施工過程中隧道圍巖變形與時間的關(guān)系、隧道圍巖在施工過程中的先期位移和總位移，以及隧道圍巖的最佳初期支護(hù)時間，為實(shí)際工程的施工與設(shè)計提供指導(dǎo)性