【博士】滑坡地段隧道變形機(jī)理及災(zāi)害預(yù)測(cè)和治理研究【2003】

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　　學(xué)科專業(yè)：巖土工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2003年　　在山區(qū)鐵路中，有很多隧道都修建在山體斜坡內(nèi)，這些隧道常常會(huì)發(fā)生變形開裂等病窖。調(diào)查表明，隧道變形病害與所在斜坡出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象密切相關(guān)，并且已嚴(yán)重危及鐵路行車安全。針對(duì)這一問(wèn)題，本文開展了滑坡地段隧道變形機(jī)理和災(zāi)害預(yù)測(cè)、防治方面的研究工作?！　≡诨碌囟嗡淼雷冃螜C(jī)理的理論研究方面。本文在對(duì)近30座施工和運(yùn)營(yíng)隧道進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，研究了滑坡體的結(jié)構(gòu)、滑坡的成因、隧道與滑面的相對(duì)位置關(guān)系及相應(yīng)的隧道變形特征，提出了隧道與滑面相對(duì)位置關(guān)系是決定隧道變形特征主要因素的觀點(diǎn)，并分析了隧道處于滑坡體內(nèi)不同位置時(shí)的受力模式，建立了分析滑坡與隧道變形相互關(guān)系的4類地質(zhì)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)解析計(jì)算、數(shù)值模擬分析和模型試驗(yàn)等手段用不同的方法詳細(xì)探討了滑坡與隧道變形的相互作用機(jī)理。取得的成果有助于建立完整的滑坡地段隧道變形理論，同時(shí)可為制定有效的工程措施提供理論指導(dǎo)?！　≡谒淼雷冃魏突聻?zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究方面。本文將灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用于滑坡地段隧道變形的預(yù)測(cè)研究，建立了隧道變形預(yù)測(cè)的灰色等維新息模型?！　〔⑴c數(shù)值模擬分析相結(jié)合，建立了以隧道變形預(yù)測(cè)為引導(dǎo)，進(jìn)而對(duì)滑坡災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)的關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)模式。這種方法既可單獨(dú)對(duì)隧道變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，又可根據(jù)需要對(duì)滑坡災(zāi)害進(jìn)行關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)，而且需要的原始數(shù)據(jù)量少，建模方便，分析計(jì)算方法也比較簡(jiǎn)單，便于工程單位應(yīng)用。實(shí)例分析表明，本文建立的灰色預(yù)測(cè)模型和關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)模式是可靠有效的?！　≡谒淼雷冃魏突聻?zāi)害防治措施研究方面。本文對(duì)滑坡地段隧道變形整治的工程措施進(jìn)行了研究，提出了防治措施應(yīng)與隧道的變形特征結(jié)合起來(lái)的觀點(diǎn)，并給出了具體的選擇方法。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)常用的滑坡推力計(jì)算方法一傳遞系數(shù)法存在的不足，提出了改進(jìn)算法。改進(jìn)的傳遞系數(shù)法同時(shí)考慮了滑體重量增加和滑面強(qiáng)度降低兩個(gè)不利因素，較好地解決了目前強(qiáng)度儲(chǔ)備法計(jì)算出的滑坡推力偏小和超載法力學(xué)含義不明確的問(wèn)題。算例分析表明，改進(jìn)后的傳遞系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果對(duì)于滑坡的安全設(shè)計(jì)是有利的。針對(duì)滑坡地段隧道變形整治中抗滑樁設(shè)計(jì)的特殊性，提出了滑坡地段隧道變形整治中幾類抗滑樁的適用條件和確定抗滑樁合理位置的方法，對(duì)隧道變形整治中抗滑樁的合理有效設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)，對(duì)普通抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索地梁等幾種主要工程措施的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行了討論，方便工程部門在設(shè)計(jì)時(shí)參考?！　‰S著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，將有越來(lái)越多的鐵路干線在山區(qū)投入建設(shè)，斜坡隧道的數(shù)量也將不斷增加，可以預(yù)見，斜坡地段因滑坡引起的隧道變形這類復(fù)雜的巖土工程問(wèn)題將不可避免地大量出現(xiàn)。本文的研究成果將為運(yùn)營(yíng)隧道的防災(zāi)減災(zāi)、智能化管理系統(tǒng)的建立以及擬建隧道設(shè)計(jì)和施工方法的優(yōu)化提供重要的理論依據(jù)?！　?

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