基于收斂-約束原理的地下洞室穩(wěn)定性分析.pdf

1、地下工程作為現(xiàn)代工程中的重要領(lǐng)域之一，其主要特征表現(xiàn)為在已賦存的應(yīng)力場(chǎng)中通過(guò)開(kāi)挖、支護(hù)等工序形成結(jié)構(gòu)。地下結(jié)構(gòu)不僅承受周邊地層的變形荷載，同時(shí)其變形也受到地層的限制約束。而目前地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常采用以經(jīng)驗(yàn)圍巖分級(jí)為主，以數(shù)值模擬得到其應(yīng)力和應(yīng)變分布為輔的設(shè)計(jì)方法。與地面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中穩(wěn)定表征指標(biāo)的成熟性相比，本文針對(duì)現(xiàn)代地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中缺乏物理意義明確的表征指標(biāo)不足之處，結(jié)合收斂-約束原理來(lái)開(kāi)展研究。
　　基于收斂-約束原理的

2、地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，該方法主要涉及到地層、支護(hù)兩方面。地層方面由于賦存環(huán)境及巖體力學(xué)變形機(jī)理復(fù)雜而難于確切判斷，因此利用圍巖特性曲線描述開(kāi)挖后周邊地層的力學(xué)機(jī)理和變形特性；而支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建方面則（多數(shù)以錨桿、噴射混凝土以及鋼架等支護(hù)材料進(jìn)行構(gòu)建）相對(duì)比較固定。本文根據(jù)收斂-約束的基本原理及重要因素，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有的研究成果，較為全面地闡述了收斂-約束原理的基本原理、主要構(gòu)成因素、研究現(xiàn)狀及其發(fā)展歷史

3、。以經(jīng)典的圓形洞室進(jìn)行彈塑性分析，選取力學(xué)開(kāi)挖效應(yīng)滿足 Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的Kastner公式及 Duncan公式構(gòu)建圍巖特性曲線方程。
　　其次，分析支護(hù)結(jié)構(gòu)中支護(hù)單元對(duì)圍巖的作用機(jī)制以及各自相應(yīng)的力學(xué)特性，構(gòu)建了聯(lián)合支護(hù)中錨噴支護(hù)的支護(hù)特征曲線，確定了錨噴支護(hù)的聯(lián)合剛度方程、最大支護(hù)壓力方程及支護(hù)特征方程。
　　再有，在構(gòu)建圍巖收斂曲線和支護(hù)特征曲線的前提下，綜合考慮除兩者之外的其他收斂-約束原理的構(gòu)成因素，依