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公路隧道衬砌背后围岩缺陷对结构安全的影响及处治对策研究

作　者: 朱春生
导　师: 杨晓华
学　校: 长安大学
专　业: 岩土工程
关键词: 隧道空洞破碎围岩模型试验病害处治
分类号: U457.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

在我国,随着国民经济的飞速发展,隧道工程建设得到大力的推进,同时,我们也看到了新的问题。由于地质条件、地形条件、气候条件和设计、施工、运营过程中各种因素的影响,不少公路隧道衬砌背后的围岩产生各种各样的缺陷,导致隧道建成后,出现各种各样不同程度的病害,这给公路运输带来了安全隐患。为了维护隧道的结构安全,保证公路安全畅通,保护人民群众的生命财产安全和地区经济的稳步发展,本文利用模型试验结合数值模拟的方法研究隧道拱顶衬砌背后和隧道边墙背后存在空洞或者破碎围岩的情况下,衬砌在侧压力系数λ为1.5,1,0.5的应力场中,其形变及产生病害的过程与特点,总结隧道衬砌破坏规律;另外,还探讨了对存在缺陷的围岩处治后,隧道衬砌在不同应力场中的变形、形成病害直到完全破坏的过程与特点,并评价处治方法对隧道极限承载能力的提升效果。将本文成果反馈到隧道的建设和管理中,这为今后隧道病害处治的研究提供了借鉴和参考,对减小隧道病害的危害,提高隧道运营的安全性,保障公路运输的通畅性具有重要的意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 概述  9
  1.2 国内外研究现状  9-15
    1.2.1 公路隧道病害现状  9-10
    1.2.2 公路隧道维护加固的研究现状  10-11
    1.2.3 模型试验的研究现状  11-14
    1.2.4 数值分析方法研究现状  14-15
  1.3 研究意义与研究内容  15-17
    1.3.1 研究意义  15
    1.3.2 研究内容  15-17
第二章模型试验的理论基础与试验准备  17-30
  2.1 相似理论  17-22
    2.1.1 相似常数  17-18
    2.1.2 相似第二定理  18
    2.1.3 相似第三定理  18-19
    2.1.4 相似理论的应用步骤  19
    2.1.5 衬砌结构相似理论  19-20
    2.1.6 破坏试验地质力学模型相似理论  20-22
  2.2 模型材料选取  22-26
    2.2.1 围岩模型材料的配制  23-25
    2.2.2 二次衬砌模型材料的配制  25
    2.2.3 试件的制作与加固措施的模拟  25-26
  2.3 试验装置与数据采集系统  26-30
    2.3.1 试验装置  26-27
    2.3.2 试验测量元件  27-28
    2.3.3 试验数据采集系统  28-30
第三章隧道模型试验的研究  30-66
  3.1 模型试验设计  30-34
    3.1.1 模型相似比的确定  30-31
    3.1.2 隧道衬砌截面设计  31
    3.1.3 试验基本假定  31
    3.1.4 侧压力系数λ的选取  31-32
    3.1.5 试验方案的制定  32-33
    3.1.6 测试元件的布设  33-34
  3.2 衬砌背后空洞对隧道结构安全性的影响  34-49
    3.2.1 衬砌背后空洞模型试验  34-35
    3.2.2 试验结果  35-49
  3.3 衬砌背后破碎围岩对隧道结构安全性的影响  49-64
    3.3.1 衬砌背后破碎围岩模型试验  49-50
    3.3.2 试验结果  50-64
  3.4 小结  64-66
第四章衬砌背后围岩缺陷对隧道结构安全性的影响及处治的数值模拟  66-77
  4.1 概述  66
  4.2 数值模拟与计算参数  66-68
    4.2.1 有限元法简介  66
    4.2.2 计算软件简介  66-67
    4.2.3 材料计算参数选取  67-68
  4.3 模型计算  68-75
    4.3.1 衬砌背后空洞模拟结果分析  69-72
    4.3.2 衬砌背后破碎围岩模拟结果分析  72-75
  4.4 小结  75-77
第五章结论  77-79
  主要研究结论  77-78
  进一步工作建议  78-79
参考文献  79-82
致谢  82

公路隧道衬砌背后围岩缺陷对结构安全的影响及处治对策研究

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