深埋硐室圍巖壓力上限解與結(jié)構體系可靠度.pdf

1、地下工程作為巖土工程的一個重要研究方向，在交通、礦山、國防等工程領域發(fā)揮著重要作用。而深埋硐室穩(wěn)定性問題又是地下工程研究的焦點。如何對深埋硐室進行準確的安全評價是巖土工程師們一直關注的熱點。如何準確獲得深埋硐室的圍巖壓力是巖土工程界的難點。極限分析理論基礎嚴謹，分析過程簡單，在計算過程中不需要對彈塑性變形的全過程進行分析，而直接關注于巖土的極限破壞狀態(tài)，通過構建機動容許的速度場以及靜力容許的應力場，根據(jù)虛功率原理來求解深埋硐室圍巖壓力的

2、上、下限解，是解決深埋硐室圍巖壓力的有效途徑之一。而關于深埋硐室安全性的評估，與安全系數(shù)相比較，可靠度作為評價安全性的指標更為科學。因此，本文將極限分析方法與可靠性理論相結(jié)合，對深埋硐室的圍巖壓力和穩(wěn)定性問題進行研究，為今后深埋硐室的支護設計和穩(wěn)定性評估提供理論依據(jù)。論文主要創(chuàng)新性成果如下:
　　1、構建了深埋硐室平動與轉(zhuǎn)動相結(jié)合的破壞機制，即由“楔形塌落體+轉(zhuǎn)動圓弧體+n個平動三角形體”構成，并且得到了深埋硐室圍巖壓力的最優(yōu)解。

3、通過對比分析，當三角形塊體數(shù)n變大時，圍巖支護反力的上限值趨于穩(wěn)定，計算精度也變高;而當n=3時則可滿足圍巖壓力的精度要求。此外，基于構建的深埋硐室的破壞機制（三角形塊體數(shù)n=3），將本文極限分析方法計算所得的圍巖壓力與普氏理論以及數(shù)值模擬方法的計算結(jié)果進行了對比，最大差值小于30％，則驗證了本文深埋硐室破壞機制的合理性。
　　2、基于深埋硐室的破壞機制，利用極限分析上限定理分別得到了線性與非線性Mohr-Coulomb破壞準則下

4、圍巖壓力的解析解，并且分析了非線性系數(shù)以及巖土各參數(shù)對圍巖壓力的影響。
　　3、基于深埋硐室的破壞機制，利用極限分析上限定理得到了Hoek-Brown破壞準則下圍巖壓力的解析解，并且分析了Hoek-Brown破壞準則中各參數(shù)以及巖土各參數(shù)對圍巖壓力的影響。
　　4、分別建立了含單一和含多個功能函數(shù)的多失效模式相關下結(jié)構體系可靠度的一般模型，提出了利用Monte Carlo模擬法直接進行編程計算可靠度的方法，給出了具體的計算步

5、驟和流程圖，并且基于不同模型分別得到了結(jié)構體系可靠度的相對精確值。
　　5、基于Mohr-Coulomb破壞準則和Hoek-Brown破壞準則分別建立了多失效模式相關下深埋硐室結(jié)構體系可靠性模型。采用MonteCarlo模擬法計算了模型的可靠度，通過參數(shù)敏感性分析得到了影響深埋硐室結(jié)構體系可靠度的主要因素。
　　6、以通平高速公路的姜源嶺隧道以及山腳樹煤礦21128采區(qū)運輸平巷為例，采用極限分析上限法計算了深埋硐室圍巖壓力的