用有限元參數(shù)折減法研究土質(zhì)隧洞圍巖穩(wěn)定性及其影響因素.pdf

1、摘要論文題目：用有限元參數(shù)折減法研究土質(zhì)隧洞圍巖穩(wěn)定性及其影響因素學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程研究生：黃俊指導(dǎo)教師：黨發(fā)寧教授摘要簽名：簽名：為推動我國經(jīng)濟建設(shè)更好更快發(fā)展，需要大量興建基礎(chǔ)設(shè)施以滿足日益增長的社會需求，從地上到地下，從高樓大廈到地鐵隧洞，然而僅依靠過往地下工程設(shè)計及穩(wěn)定評價方法己不能滿足當(dāng)前工程要求，所以迫切需要一套具有良好理論基礎(chǔ)的地下工程設(shè)計及穩(wěn)定性評價體系。所以需要一套具有較完善理論依據(jù)的地下工程設(shè)計及穩(wěn)定性評價體系

2、。針對上述情況，本文結(jié)合彈性力學(xué)、塑性力學(xué)和高等土力學(xué)等相關(guān)知識，探索無襯砌圓形隧洞圍巖的彈塑性應(yīng)力、應(yīng)變及位移解析解。根據(jù)圍巖的彈塑性分析，提出適用隧洞圍巖穩(wěn)定性分析的參數(shù)折減理論，并定義了隧洞圍巖的安全系數(shù)。借助ABAQUS大型通用有限元軟件，建立黃土隧洞圍巖三維有限元模型，重點對無襯砌圍巖的穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬分析。具體工作分為以下幾個部分：(1)詳細介紹了從上世紀六十年代至今形成的主要隧洞穩(wěn)定性分析方法：現(xiàn)場監(jiān)測指標(biāo)、模型試驗、

3、有限元數(shù)值分析法及強度折減法等的理論及評價穩(wěn)定性體系，指出它們大多依然為建立在工程經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，模型試驗及有限元法等都對隧洞圍巖進行了大量假定，而強度折減法原理是建立在邊坡變形破壞的理論之上，而隧洞圍巖的破壞機理明顯有別于邊坡失穩(wěn)。(2)詳細分析了強度折減法原理及其在隧洞安全系數(shù)的應(yīng)用。指出采用強度折減法原理在強度儲備上能較為合理解釋隧洞圍巖部分破壞原因的，但因為該理論建立在邊坡穩(wěn)定性分析基礎(chǔ)上，并且隧洞圍巖的破壞有別于邊坡失穩(wěn)，所以強

4、度折減理論對于隧洞圍巖的穩(wěn)定性分析有待進一步研究。并且總結(jié)和評價了有限元強度折減法在失穩(wěn)判據(jù)和分析上的一些不足。(3)嘗試對無襯砌圓形隧洞圍巖進行彈塑性分析，介紹了理想彈性條件和理想彈塑性條件下圍巖的應(yīng)力、應(yīng)變及位移解析表達式，然后基于無襯砌圓形隧洞圍巖的彈塑性位移解定義了隧洞的安全系數(shù)，并提出求解其的參數(shù)折減理論，。(4)利用有限元軟件ABAQUS對某黃土隧洞進行強度折減法的算例分析，分析采用不同彈性參數(shù)E／J情形下，隧洞接近破壞時塑