合理拱理論及其在無襯砌隧道可靠性分析中的應(yīng)用.pdf

1、我國是世界上隧道和地下工程最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國家,渝東南地區(qū)擁有數(shù)量較多的無襯砌隧道具有典型南方喀斯特地質(zhì)特征,使用狀況堪憂。隧道圍巖的穩(wěn)定可靠性一直是科研工作者重點(diǎn)研究和備受關(guān)注的問題,本文針對當(dāng)前隧道圍巖穩(wěn)定性分析時(shí)研究范圍界限模糊、隧道最優(yōu)斷面的選擇缺乏理論依據(jù)以及安全系數(shù)法評價(jià)隧洞穩(wěn)定性不足的現(xiàn)狀,對隧道圍巖的穩(wěn)定性及可靠性進(jìn)行了較為深入細(xì)致的研究,主要工作有:
　　①隧道圍巖合理拱理論研究。提出了隧道圍巖合理拱的概

2、念,即隧道圍巖中只承受壓力而不承受彎矩,能充分發(fā)揮圍巖受壓承載能力的拱。歸納出合理拱曲線方程與具有初始速度的質(zhì)點(diǎn)在相應(yīng)加速度場中的運(yùn)動軌跡一致的規(guī)律,得出了圍巖實(shí)際應(yīng)力場中的合理拱曲線族方程,并驗(yàn)證了該曲線族方程的正確性。從曲線族方程分析得出了合理拱曲線族的形狀與圍巖的重度無關(guān),只與埋深和側(cè)壓力系數(shù)有關(guān)的結(jié)論。隧洞斷面可由四條合理拱曲線組成,給出了每段曲線的方程,并得出了適合于隧道工程的合理斷面形式?；诤侠砉凹皣鷰r彈塑性應(yīng)力分布規(guī)律推

3、導(dǎo)了圍巖影響區(qū)范圍及影響區(qū)范圍內(nèi)圍巖第一主應(yīng)力?1和第三主應(yīng)力?3的大小和方向。
　?、谒淼揽煽啃苑治隼碚撗芯?。提出了計(jì)算可靠度指標(biāo)的新方法,解決了JC法求解復(fù)雜極限狀態(tài)方程不收斂的難點(diǎn)。利用工程實(shí)例對比分析了安全系數(shù)法和可靠度評價(jià)方法的優(yōu)劣、各隨機(jī)變量對可靠性分析結(jié)果的敏感性及各隨機(jī)變量的分布類型及互相關(guān)性對可靠性分析結(jié)果的影響。建立了基于Hoek-Brown強(qiáng)度屈服準(zhǔn)則的極限狀態(tài)方程。
　?、鬯淼绹鷰r力學(xué)特性試驗(yàn)研究。通

4、過實(shí)驗(yàn)研究得到喀斯特圍巖脆性大,蠕變量極小,基本上為脆性破壞,巖體在經(jīng)受巖溶作用后的強(qiáng)度大為降低,離散性也較大的特點(diǎn)。在循環(huán)加載作用下,彈性模量變化不大,沒有出現(xiàn)回滯,圍壓卸荷的速度對圍巖的破壞強(qiáng)度影響較小。干濕循環(huán)與浸水條件相比對巖溶試件抗剪強(qiáng)度參數(shù)影響更為明顯。根據(jù)干濕循環(huán)強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)并通過矩估計(jì)法得到了巖溶強(qiáng)度的隨機(jī)分布類型及統(tǒng)計(jì)特征值。
　?、軣o襯砌隧道可靠性研究。根據(jù)本文提出的隧道圍巖合理拱理論、可靠度計(jì)算新方法及圍巖力