隧道軟弱圍巖—支護系統(tǒng)安全性分析評價及其工程應(yīng)用.pdf

1、本文圍繞隧道圍巖一支護系統(tǒng)安全性問題進行研究，借助熱力學理論、熱應(yīng)力理論、模糊控制理論、彈性地基曲梁計算法和模糊綜合評判法等，結(jié)合有限元數(shù)值分析方法，對隧道圍巖一支護系統(tǒng)溫度場與應(yīng)力場耦合、裂縫計算參數(shù)、隧道圍巖施工變形險情預(yù)報系統(tǒng)和隧道安全性綜合評判進行了比較系統(tǒng)的分析研究。 第一部分，通過對溫度場與應(yīng)力場進行耦合分析，導(dǎo)出了溫度場和應(yīng)力場耦合問題的控制微分方程，并應(yīng)用康托羅維奇積分法導(dǎo)出了近似分析解。通過隴西蘭武鐵路復(fù)線烏鞘

2、嶺隧道計算實例可知，嶺脊段斷層帶范圍內(nèi)的隧道襯砌結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力超過了襯砌混凝土最大抗壓強度，襯砌混凝土可能出現(xiàn)壓裂現(xiàn)象，對烏鞘嶺隧道襯砌裂縫原因提供了一種解釋。 第二部分，對上述寒區(qū)隧道襯砌裂縫計算分析，考慮外部荷載和溫度應(yīng)力作用，取其兩者作用下裂縫計算結(jié)果的組合值作為計算分析結(jié)果。引入類似彈性地基內(nèi)的曲梁計算法來計算外部荷載裂縫，引入溫度裂縫計算法計算分析溫度裂縫。襯砌裂縫計算結(jié)果與實際情況較為吻合。 第三部分，分析研究

3、了現(xiàn)有根據(jù)隧道圍巖施工變形量測數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性分析的方法，建立了以隧道圍巖總變形量、隧道圍巖施工變形速率和隧道圍巖施工前后時段變形速率比值為一體的隧道圍巖穩(wěn)定性判別標準。構(gòu)建了一種隧道圍巖施工變形險情預(yù)報模糊模型，并使用Matlab語言編制了相應(yīng)的實現(xiàn)程序。應(yīng)用該模型于廈門翔安海底隧道工程進行施工變形險情預(yù)報分析，其分析結(jié)果與實際工程情況亦較為吻合。 第四部分，將隧道圍巖一支護系統(tǒng)的安全性模糊綜合評判工作分為隧道開挖與支護、隧道開