【博士】擠壓性圍巖隧道施工時空效應及其大變形控制研究【2007】

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　　學科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2007年　　高地應力、大變形、特軟巖隧道的擠壓變形(Squeezing)是與時間密切相關(guān)聯(lián)的，運用巖土流變力學的觀點和方法，能以更充分闡明這類擠壓性圍巖與支護相互作用機理的實質(zhì)，使力學計算分析參與隧道信息化設計旌工。論文以烏鞘嶺隧道嶺脊段圍巖擠壓性大變形為工程背景和主要研究對象，采用理論解析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場足尺試驗等手段，對擠壓性圍巖隧道穩(wěn)定性及其大變形動態(tài)控制開展了相應的研究?！　≌撐慕Y(jié)合國內(nèi)外擠壓性圍巖隧道工程實例，總結(jié)并分析了擠壓大變形所表現(xiàn)出的力學特性，從流變學的角度對擠壓變形定義進行了闡釋，將擠壓變形歸屬為變形速率較快而收斂速率較慢的流變變形范疇，進而系統(tǒng)地分析了擠壓大變形發(fā)生的力學機理。提出采用初步設計階段的擠壓潛力(Squeezing Potential)預測與施工階段的大變形等級評定的雙重控制措施來克服擠壓大變性?！　≡跀D壓性地層中開挖隧道，是一個在時間和空間上動態(tài)變化的過程，論文闡述了擠壓性圍巖隧道開挖過程中的時空耦合非線性作用?？紤]擠壓隧道掘進過程中開挖面空間效應，計入軟巖流變時效特性，推演了圍巖與支護相互作用隨時間變化規(guī)律的解析解，拓展了已有的理論解析推導，有助于對擠壓性圍巖與支護相互作用規(guī)律的認識?！　『侠泶_定擠壓性巖體力學性態(tài)的諸有關(guān)參數(shù)，是正確認識巖體力學屬性并確保數(shù)值計算結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。本文把隧道現(xiàn)場監(jiān)測變形時間序列作為據(jù)以選擇數(shù)學模型，并闡明其物理概念的技術(shù)基礎(chǔ)。根據(jù)位移反分析理論，獲得對隧道圍巖穩(wěn)定分析結(jié)果影響的流變參數(shù)，進而進行流變本構(gòu)模型辨識，為隧道工程穩(wěn)定性分析提供合理的本構(gòu)模型和切合實際的計算參數(shù)?！　D壓隧道大變形現(xiàn)象可由四維時空幾何學來描述。本文通過構(gòu)建三維粘彈塑性大變形數(shù)值模型，進行隧道施工時變力學數(shù)值模擬，分析開挖過程中圍巖應力、變形隨時問、空間、工序逐漸發(fā)展演化的非線性時空歷程，進一步豐富和完善了隧道工程施工時變力學理論。　　擠壓性圍巖隧道支護的設計、施工，實質(zhì)是圍巖穩(wěn)定性控制的及時性與有效性的問題。本文將巖石流變學理論用于合理選擇內(nèi)襯構(gòu)筑時機、優(yōu)化隧道施工與支護設計中，并結(jié)合現(xiàn)場足尺試驗研究，對擠壓性圍巖隧道設計、施工的動態(tài)反饋與控制進行了相應的研究，初步建立了一種適用于軟巖擠壓性變形地壓的控制原理和方法?！　?

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