高水壓山嶺隧道襯砌損傷機(jī)理與模型研究.pdf

1、深埋山嶺隧道在穿越富水區(qū)時(shí)，隧道襯砌都不可避免的承受高水壓的作用，尤其是堵水型排水方式。在高水壓作用下，混凝土襯砌損傷劣化機(jī)理較之其他載荷作用下有諸多的不同。承高水壓山嶺隧道混凝土襯砌滲流、應(yīng)力和損傷之間存在顯著的耦合作用，水壓滲透作用對(duì)混凝襯砌的損傷產(chǎn)生不可忽略的影響。本文的研究工作主要如下:
　?、僖罁?jù)構(gòu)成一個(gè)科學(xué)合理的損傷理論的四個(gè)組成部分，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理進(jìn)行分析闡述;從宏細(xì)觀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理進(jìn)行分析，基于典型的混

2、凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的損傷演化發(fā)展階段進(jìn)行劃分，劃分為線彈性階段、非線性強(qiáng)化階段、應(yīng)力跌落階段和應(yīng)變軟化階段;細(xì)觀上認(rèn)為混凝土結(jié)構(gòu)的損傷與其不均勻性和硬化過程中的失水收縮具有強(qiáng)相關(guān)性。
　?、趯?duì)于水壓滲透作用下，通過對(duì)混凝土的滲透性能、水在混凝土裂隙系統(tǒng)中的滲流規(guī)律以及水和混凝土之間的相互作用對(duì)混凝土的滲流場(chǎng)進(jìn)行研究，并提出混凝土裂隙系統(tǒng)的初始滲透系數(shù)的計(jì)算公式。從宏細(xì)觀上對(duì)混凝土的滲透性能進(jìn)行分析，并依據(jù)典型的應(yīng)力應(yīng)變曲

3、線對(duì)混凝土滲透系數(shù)的變化劃分四個(gè)階段，分別為彈性壓密階段、壓密穩(wěn)定階段、塑性突跳階段和軟化平穩(wěn)階段;建立滲流-應(yīng)力耦合模型和滲流-損傷耦合模型對(duì)水壓滲透作用下混凝土結(jié)構(gòu)的損傷特性。
　?、刍趯?duì)深埋山嶺圓形隧道襯砌的平面應(yīng)變假設(shè)，采用了外水壓力折減系數(shù)計(jì)算法計(jì)算外水壓力，建立了外水壓力在混凝土襯砌中的分布計(jì)算公式;提出了襯砌內(nèi)水壓力的計(jì)算公式。通過雙標(biāo)量表征損傷場(chǎng)變量，建立混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性損傷模型，通過對(duì)平面極坐標(biāo)公式建立襯砌滲流