深部隧道穩(wěn)健試驗設計及支護圍巖穩(wěn)健性分析.pdf

1、隨著我國國民經濟和國防建設的迅速發(fā)展，地下空間的開發(fā)與利用成為了一種必然的趨勢。地下洞室開挖及支護后的穩(wěn)定性關系到工程施工及運營期間的安全,是工程領域重要研究內容之一。然而，深部隧道由于其賦存的特殊地質環(huán)境，在“三高一擾”的影響下，巖體力學性質表現(xiàn)出高度的離散性和各向異性，設計時必須考慮參數(shù)的不確定性，這給隧道圍巖的穩(wěn)定性評價帶來了一定難度。
　　針對地下結構不確定性的特點，本文引入了非確定性結構設計的穩(wěn)健設計方法，包括穩(wěn)健試驗設

2、計和穩(wěn)健可靠度分析。主要研究內容如下：
　　首先，本文介紹了穩(wěn)健設計概念，引入田口“三次設計”方法。根據(jù)相似原則配制模型試驗材料，選擇正交表進行配比試驗。將試塊單軸抗壓強度作為質量特性指標，由望大特性的信噪比函數(shù)將質量特性指標轉化為信噪比，通過信噪比分析材料配比對質量特性的影響。
　　其次，引入Info-gap理論，深入研究支護圍巖穩(wěn)健可靠度分析方法。采用Info-gap模型描述不確定參數(shù)實際值在名義值附近的波動，并將結構失

3、效前能夠允許的不確定參量的最大波動幅值作為穩(wěn)健可靠度指標。在Info-gap模型的基礎上，進一步研究了穩(wěn)健優(yōu)化模型。穩(wěn)健優(yōu)化采用Info-gap穩(wěn)健函數(shù)來衡量設計結果對約束條件的穩(wěn)健性。通過移動約束函數(shù)法將不確定性設計變量轉化為一系列確定性優(yōu)化，使結構在滿足優(yōu)化的同時具有一定的穩(wěn)健性。
　　最后，分析了圍巖強度破壞和失穩(wěn)破壞，通過剪切滑移線場理論和組合拱理論推導了理想彈塑性圍巖的極限承載能力，并得到地下結構穩(wěn)定分析的功能函數(shù)，建立