基于損傷-流固耦合的穿黃隧洞穩(wěn)定性分析及安全評(píng)價(jià).pdf

1、本文以南水北調(diào)東線穿黃隧洞為工程背景，以研究不同工況下穿黃隧洞圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)建立考慮損傷的完全流固耦合數(shù)值分析模型，對(duì)開(kāi)挖、噴錨、施作襯砌、輸水運(yùn)行及放水檢修不同階段下穿黃隧洞圍巖應(yīng)力、應(yīng)變、位移、塑性區(qū)和滲流場(chǎng)的變化情況及支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進(jìn)行了較為系統(tǒng)地分析，并針對(duì)穿黃隧洞“三水相通”的實(shí)際情況，對(duì)灌漿圈失效、二次襯砌出現(xiàn)裂縫的不利工況也進(jìn)行了模擬與分析。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)在查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)

2、文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)飽和巖體流-固耦合和隧洞圍巖穩(wěn)定性理論進(jìn)行了總結(jié)，并結(jié)合穿黃隧洞地質(zhì)報(bào)告和設(shè)計(jì)資料，提出了本課題的研究?jī)?nèi)容;
　　 (2)介紹了滲流的基本原理，分析地下水與巖體介質(zhì)相互作用的機(jī)理。采用滲透系數(shù)充當(dāng)中間變量的方法實(shí)現(xiàn)滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)之間的完全耦合分析。研究滲透系數(shù)與孔隙度、應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上建立了數(shù)值模型和有限元離散模型;
　　 (3)利用ABAQUS，選取平洞段典型斷面(樁號(hào)6+737.948

3、)建立二維模型，選取斜井段與平洞段相接處與整個(gè)斜井段建立三維模型，談?wù)摿擞?jì)算參數(shù)的取值和邊界條件的計(jì)算。分析流固耦合影響下隧洞開(kāi)挖、噴錨、施作二次襯砌、通水及檢修的全過(guò)程。另外，由于穿黃隧洞圍巖存在“三水相通”的不利地質(zhì)條件，將灌漿圈失效、二次襯砌出現(xiàn)裂縫、二次襯砌伸縮縫止水失效三種可能出現(xiàn)的情況列入計(jì)算工況。
　　 (4)通過(guò)有限元分析，分別研究了不同工況下隧洞圍巖應(yīng)力、位移、塑性區(qū)、滲流場(chǎng)的變化情況及支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況，分析