地下洞室的几何性质对松动圈的影响

摘要

本文重点研究了洞室的几何尺寸对松动圈的影响，完成的主要工作有如下几个方面： 1.在查阅大量的文献资料的基础上，系统地总结了松动圈理论的研究历史和现状，对目前国内外已有的松动圈理论进行介绍，并分别指出其使用的范围和应用的局限性。对目前常用的数值模拟方法进行简要介绍。 2.对地下洞室松动圈基本理论、地下洞室对围岩的影响以及常用的松动圈计算方法进行了简要地介绍。主要包括：松动圈基本理论的介绍、开挖引起的围岩应力重分布情况、洞室围岩破坏情况和常用的塑性破坏区计算方法。 3.开发了岩土工程计算软件FLAC，介绍FLAC软件的历史、特点和分析问题的一般步骤，对其在地下洞室模拟方面的一些特殊功能进行开发和介绍，同时列举了数值分析常用的命令。 4.应用FLAC软件，从地下洞室的断面积、高度和跨度、组合形状断面等几方面对松动圈的影响进行数值模拟、计算和分析。经过详细地分析和研究，得到如下基本结论： 1)地下洞室断面积的影响：随着断面积的增加，松动区在侧壁部位更加集中，洞室周围的松动圈发展加快，松动范围增加；顶部的松动区范围变大。 2)地下洞室高度的影响：随着高度的增加，侧壁的松动区范围增加，角点处的松动区向深部发展，松动区开展加速，洞室高度方向松动影响范围加大。 3)地下洞室跨度的影响：随着跨度的增加，顶部和侧壁松动区范围增大，其中，顶部变化尤其明显；松动区开展迅速，容易破坏。 4)组合形状洞室断面的影响：组合的断面形状对松动圈的影响与简单形状的断面相比要复杂，有的可以充分发挥简单形状洞室的优势，使洞室周围的应力分布更加合理；有的则相反，会使洞周更容易破坏。顶部为曲线型、底部带有反拱的组合形状断面是比较有利的。 5.基于对组合形状断面的研究，由计算结果得出：组合形状断面的应力分布情况可以近似看作是简单断面形状应力情况的叠加，在局部略有不同。 6.通过对松动圈的研究，对于地下洞室的支护提出一些建议： 1)支护要在洞室开挖初期进行，这样可以有效的减小洞室周围松动圈的范围。 2)支护的重点是侧壁、顶部以及角点处。 3)对于盾构施工，在初次喷锚支护以后，要进行严密的监测并尽快进行二次衬砌施工，防止因为初次喷锚的强度不够和松动圈的开展导致洞室垮塌。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章地下洞室松动圈及计算方法概述

第三章FLAC软件的开发及其在地下洞室研究中的应用

第四章地下洞室的几何性质对松动圈的影响初步研究

第五章结论与展望

参考文献

致谢

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