發(fā)布時間：2020-11-09 01:18

　　 結(jié)構(gòu)性是黃土地區(qū)圍巖的顯著特性,如何在巖土工程實際問題中合理地考慮這一特性是一個值得研究的問題。本文以黃土地區(qū)淺埋隧道為對象,將結(jié)構(gòu)性參數(shù)引入極限分析上限法中,構(gòu)造了多種滑動機(jī)構(gòu),推導(dǎo)出支護(hù)反力上限解表達(dá)式,利用MATLAB軟件進(jìn)行最優(yōu)化計算,開展了黃土地層淺埋隧道穩(wěn)定性的上限法研究,得出了以下結(jié)論。室內(nèi)試驗的結(jié)果表明結(jié)構(gòu)性參數(shù)主要與摩爾庫倫準(zhǔn)則中粘聚力相關(guān),通過數(shù)學(xué)擬合可以得到二者之間的關(guān)系表達(dá)式;考慮不同斷面和模型簡化思路,構(gòu)造了三種淺埋隧道滑動機(jī)構(gòu),對各滑動機(jī)構(gòu)的支護(hù)力上限解表達(dá)式進(jìn)行了推導(dǎo),滑動機(jī)構(gòu)越復(fù)雜,上限解表達(dá)式中的自變量越多,求解難度越大,,上限解表達(dá)式的求解需借助最優(yōu)化理論;分析各參數(shù)對支護(hù)反力的影響,發(fā)現(xiàn)支護(hù)反力隨著結(jié)構(gòu)性參數(shù)的增大而減小,結(jié)構(gòu)性參數(shù)有助于圍巖自穩(wěn)能力的發(fā)揮,滑動面隨結(jié)構(gòu)性參數(shù)的增大而變窄;支護(hù)反力隨隧道埋深的增大而增加,滑動面隨埋深增大而拉長,支護(hù)反力隨隧道跨度的增大而增加,滑動面隨跨度增大而變寬,埋深與跨度對隧道穩(wěn)定性影響較大,地表荷載增大對支護(hù)反力影響很小;推導(dǎo)了極限平衡理論中的淺埋隧道的謝家烋解與太沙基解,分析了前述參數(shù)對支護(hù)反力的影響并與極限分析解進(jìn)行對照,發(fā)現(xiàn)極限平衡法無法全面體現(xiàn)山結(jié)構(gòu)性對隧道穩(wěn)定性的影響,極限平衡解與極限分析解的埋深—支護(hù)力曲線則較為相似,跨度變化時,謝家烋解的結(jié)果不可取,太沙基解的結(jié)果則小于極限分析解。最后,將極限平衡解與極限分析解的結(jié)果與實測資料進(jìn)行了比對,認(rèn)為極限分析上限法可以為實際工程提供有益參考。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U451.2
【部分圖文】：

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)場觀測與模型試驗、數(shù)值模擬等三大類，針對淺埋隧道而言，常用的理衡法、滑移線法、極限分析法和一些解析解法等。場觀測與模型試驗觀測是獲得第一手工程資料的直接方法。現(xiàn)場觀測避免了試驗中的模型誤算中的條件簡化，是隧道工程研究中必不可少的手段之一�，F(xiàn)場觀測一的裂縫發(fā)展、破壞狀態(tài)等因素來入手，進(jìn)而對影響隧道穩(wěn)定的因素進(jìn)行分對一試驗性黃土隧道進(jìn)行長時間觀測，繪出了隨時間變化的破壞面圖，如通過滑移線場法對實測規(guī)律進(jìn)行了論證。王明年等【4】通過對鄭西專線黃縫調(diào)查和隧道內(nèi)圍巖壓力的測量，研究了大斷面黃土隧道的深淺劃分條件有其獨到之處，但研究周期的漫長與研究條件的現(xiàn)實困難制約著這一方法時，現(xiàn)場觀測法難以限定邊界條件與模型材料，無法靈活地決定研究內(nèi)容不能夠有針對性地研究隧道穩(wěn)定性問題，這時不得不借助于模型試驗。

1 緒論ura 等【20】提出了一個由兩個角度變量 , 控制的破壞模式，如圖 1-3。因素，包括土體自重、土體剪切強(qiáng)度隨著深度增加、剪切強(qiáng)度的異向性方向的夾角。βαβα圖 1-3 Takemura 等提出的破壞模式及速度矢量圖[20]Fig. 1-2 The failure mode and velocity vector graph proposed by Takemura

iX 分別為施加在物體上的面力與體力，如圖2-4(a)所示。(a) (b)圖2-4 靜力場與機(jī)動場Figure 2-4 Statically admissible stress field and displacement permissible velocity field靜力容許的應(yīng)力場0ij 簡稱靜力場，它滿足以下條件：（1）在體積V內(nèi)滿足平衡方程，即：00ijiiXx （2.6）（2）在體積V內(nèi)不違反屈服條件，即：( ) 0ijf （2.7）（3）在邊界TA 上滿足邊界條件：0ij j i n T（2.8）其中，jn 為荷載作用處邊界面法線單位向量。應(yīng)當(dāng)注意，靜力容許的應(yīng)力場0ij 只是要求滿足上述三個條件，但不一定是真實的。顯然，荷載作用下的真實應(yīng)力場必定是一個靜力場，也就是說，靜力容許的應(yīng)力場包括了真實應(yīng)力場
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2875655