【碩士】隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用研究【2010】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：南京理工大學(xué)　　學(xué)位年度： 2010年　　圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用問題一直是隧道工程穩(wěn)定性的難點(diǎn)問題，而圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)接觸界面的力學(xué)性質(zhì)是圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的核心問題，接觸面模擬的合理與否對接觸面上的應(yīng)力分布以及支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖的受力、變形都將產(chǎn)生重要的影響?！　∧壳埃瑢τ趪鷰r與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用問題，關(guān)于初期支護(hù)與二次支護(hù)(模注混凝土)間的接觸面的問題研究較多，但對于新奧法錨噴支護(hù)噴射混凝土與圍巖間的接觸面的問題研究不多，普遍認(rèn)為噴射混凝土能夠與圍巖形成較穩(wěn)定的整體，共同工作?！　”疚尼槍@一問題，以某一實(shí)際工程為背景，對隧道圍巖與錨噴初期支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用中涉及到的一些問題進(jìn)行了較深入的研究。主要的研究內(nèi)容和取得的成果如下:　　(1)深入研究圍巖與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)間接觸界面的力學(xué)性質(zhì)，建立接觸面彈塑性分析的有限元模型，參考嵌巖樁樁端摩阻力的計(jì)算方法得出接觸面切向剪應(yīng)力的限值;　　(2)研究圍巖與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)界面問的約束程度對圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的影響，利用ABAQUS軟件建立全約束和考慮摩擦的兩種三維有限元分析模型，模擬隧道是的施工過程，得到圍巖與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)在開挖過程中的位移以及應(yīng)力的變化情況。比較兩個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，引入接觸面，通過界面間的摩擦考慮相互作用會減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力，增大圍巖的應(yīng)力和位移，使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力更為均勻；　　(3)對兩種計(jì)算模型，研究錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)(包括錨桿長度、錨桿間距以及噴層厚度)的變化對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力以及位移的影響，發(fā)現(xiàn)一味地通過增加錨桿長度或加大噴層厚度的方法來提高對圍巖的支護(hù)效果，效果不大。所以，應(yīng)合理考慮錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)，提出設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案；　　(4)對兩種計(jì)算模型，不同埋深下的有限元分析結(jié)果比較，得到隧道圍巖穩(wěn)定性及襯砌受力和埋深的一般性關(guān)系；　　(5)分析接觸面摩擦系數(shù)的取值對圍巖與錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的影響，發(fā)現(xiàn)隨著摩擦系數(shù)的增加，接觸面的切向應(yīng)力增大，接觸壓力除拱底測點(diǎn)由于拱起效應(yīng)加大而減小外，其余測點(diǎn)均增大?！　?

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