深埋硐室圍巖壓力上限解與結(jié)構(gòu)體系可靠度.pdf

1、地下工程作為巖土工程的一個(gè)重要研究方向，在交通、礦山、國(guó)防等工程領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。而深埋硐室穩(wěn)定性問(wèn)題又是地下工程研究的焦點(diǎn)。如何對(duì)深埋硐室進(jìn)行準(zhǔn)確的安全評(píng)價(jià)是巖土工程師們一直關(guān)注的熱點(diǎn)。如何準(zhǔn)確獲得深埋硐室的圍巖壓力是巖土工程界的難點(diǎn)。極限分析理論基礎(chǔ)嚴(yán)謹(jǐn)，分析過(guò)程簡(jiǎn)單，在計(jì)算過(guò)程中不需要對(duì)彈塑性變形的全過(guò)程進(jìn)行分析，而直接關(guān)注于巖土的極限破壞狀態(tài)，通過(guò)構(gòu)建機(jī)動(dòng)容許的速度場(chǎng)以及靜力容許的應(yīng)力場(chǎng)，根據(jù)虛功率原理來(lái)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(guān)于深埋硐室安全性的評(píng)估，與安全系數(shù)相比較，可靠度作為評(píng)價(jià)安全性的指標(biāo)更為科學(xué)。因此，本文將極限分析方法與可靠性理論相結(jié)合，對(duì)深埋硐室的圍巖壓力和穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行研究，為今后深埋硐室的支護(hù)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性評(píng)估提供理論依據(jù)。論文主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下:
　　1、構(gòu)建了深埋硐室平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)相結(jié)合的破壞機(jī)制，即由“楔形塌落體+轉(zhuǎn)動(dòng)圓弧體+n個(gè)平動(dòng)三角形體”構(gòu)成，并且得到了深埋硐室圍巖壓力的最優(yōu)解。

3、通過(guò)對(duì)比分析，當(dāng)三角形塊體數(shù)n變大時(shí)，圍巖支護(hù)反力的上限值趨于穩(wěn)定，計(jì)算精度也變高;而當(dāng)n=3時(shí)則可滿足圍巖壓力的精度要求。此外，基于構(gòu)建的深埋硐室的破壞機(jī)制（三角形塊體數(shù)n=3），將本文極限分析方法計(jì)算所得的圍巖壓力與普氏理論以及數(shù)值模擬方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，最大差值小于30％，則驗(yàn)證了本文深埋硐室破壞機(jī)制的合理性。
　　2、基于深埋硐室的破壞機(jī)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(zhǔn)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(duì)圍巖壓力的影響。
　　3、基于深埋硐室的破壞機(jī)制，利用極限分析上限定理得到了Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則下圍巖壓力的解析解，并且分析了Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則中各參數(shù)以及巖土各參數(shù)對(duì)圍巖壓力的影響。
　　4、分別建立了含單一和含多個(gè)功能函數(shù)的多失效模式相關(guān)下結(jié)構(gòu)體系可靠度的一般模型，提出了利用Monte Carlo模擬法直接進(jìn)行編程計(jì)算可靠度的方法，給出了具體的計(jì)算步

5、驟和流程圖，并且基于不同模型分別得到了結(jié)構(gòu)體系可靠度的相對(duì)精確值。
　　5、基于Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則和Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則分別建立了多失效模式相關(guān)下深埋硐室結(jié)構(gòu)體系可靠性模型。采用MonteCarlo模擬法計(jì)算了模型的可靠度，通過(guò)參數(shù)敏感性分析得到了影響深埋硐室結(jié)構(gòu)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(shù)煤礦21128采區(qū)運(yùn)輸平巷為例，采用極限分析上限法計(jì)算了深埋硐室圍巖壓力的