【博士】軟弱破碎隧道圍巖漸進(jìn)性破壞機(jī)理研究【2007】

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　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2007年　　塌方是隧道施工中最常見的災(zāi)害現(xiàn)象之一，塌方已成為造成工期延誤、生命財(cái)產(chǎn)損失和隧道運(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要安全隱患。故此，開展隧道塌方破壞機(jī)理方面的研究對(duì)設(shè)計(jì)和施工均具有重要的指導(dǎo)意義。　　本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金“軟弱破碎隧道圍巖漸進(jìn)性破壞分析與松動(dòng)荷載預(yù)測(cè)研究”課題，以公路隧道Ⅳ～Ⅵ級(jí)圍巖為研究目標(biāo)，采用統(tǒng)計(jì)分析、模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬及理論分析相結(jié)合的方法，對(duì)自重應(yīng)力場(chǎng)作用下隧道圍巖漸進(jìn)性破壞機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，論文主要工作如下：　　1．通過文獻(xiàn)查閱及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，統(tǒng)計(jì)分析了大量公路、鐵路隧道和水工隧洞塌方工程實(shí)例，對(duì)隧道塌方進(jìn)行了分類，并分析了隧道塌方的主要影響因素；　　2．在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了模型試驗(yàn)方案，建立了隧道圍巖漸進(jìn)性破壞機(jī)理模型試驗(yàn)方法，對(duì)圍巖強(qiáng)度、隧道斷面、隧道埋深及地表水對(duì)隧道漸進(jìn)性破壞機(jī)制的影響進(jìn)行了一系列的模型試驗(yàn)，總結(jié)分析了不同塌方破壞類型的漸進(jìn)性發(fā)展過程、塌方破壞過程中圍巖應(yīng)力及位移變化規(guī)律；　　3．采用離散元軟件PFC模擬了隧道圍巖漸進(jìn)性破壞過程，對(duì)模型試驗(yàn)方案進(jìn)行了補(bǔ)充，并對(duì)小凈距隧道及隧道掌子面塌方破壞機(jī)制進(jìn)行了模擬分析；　　4．綜合統(tǒng)計(jì)分析、模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬的成果，研究了隧道塌方影響因素對(duì)隧道塌方發(fā)生機(jī)制的影響，綜合分析了隧道圍巖開挖卸荷漸進(jìn)性破壞機(jī)理；　　5．在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了基于漸進(jìn)性破壞的圍巖動(dòng)態(tài)壓力拱理論，對(duì)模型試驗(yàn)過程中壓力拱的變化情況進(jìn)行了分析，較好地解釋了試驗(yàn)中隧道周邊的應(yīng)力變化情況，并采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了比較驗(yàn)證?！　∽詈?，就存在的問題和進(jìn)一步的研究方向進(jìn)行了簡(jiǎn)要討論?！　?

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