考虑松动圈的位移反分析在隧道工程中的应用

摘要

本文较系统地介绍了位移反分析方法研究的历史与现状，归纳了弹塑性问题的位移反分析理论及有限元实现，在此基础上，研究了考虑松动圈的位移反分析在隧道工程中的应用。 首先，阐述了在隧道开挖中应用位移反分析时考虑围岩松动圈的必要性，论述了在位移反分析方法中松动圈模型的实现，并介绍了常用的双介质模型。简介了探测围岩松动圈的一般方法。结合卵砾石地层的特点，说明了采用松动圈模型的重要性，以及在实际计算中如何确定围岩松动圈的大小。 其次，运用ANSYS软件建立隧道开挖的三维模型，考察各个方向的应力对位移的影响，说明在平面应变问题中作为基础信息输入的位移值应如何修正。介绍了反演正算方法，用以检验位移反分析的效果，应用于隧道信息化施工。提出了在隧道及地下工程中应用位移反分析的一般步骤。 最后，以在建的宁常高速公路茅山隧道工程为例，进行了位移反分析计算。计算中采用考虑围岩松动圈的双介质模型，反演松动圈的弹性模量。并利用反演得到的参数进行正分析，指导施工。

目录

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第1章绪论

1.1问题的提出

1.2反分析研究综述

1.2.1反分析概述及分类

1.2.2位移反分析国内外研究概述

1.3本文的主要研究内容

第2章位移反分析理论及其有限元实现

2.1概述

2.2位移反演理论概述

2.2.1正反分析法的原理

2.2.2逆反分析法原理

2.3弹塑性问题的位移反演理论

2.3.1弹塑性模型及其本构方程

2.3.2弹塑性问题位移反分析计算的方法

2.4隧道弹塑性问题的有限元解析

2.4.1弹塑性问题的增量法解析

2.4.2开挖释放荷载的模拟

2.4.3分步施工模拟

2.5弹塑性问题的位移反分析有限元实现

2.5.1优化反分析法

2.5.2目标函数的选取与求解

第3章考虑松动圈的位移反分析理论研究

3.1概述

3.2考虑围岩松动圈的位移反分析

3.2.1松动圈的形成

3.2.2松动圈及其对反演计算的影响

3.2.3基本模型及反演方法

3.3围岩松动圈测试技术

3.4在卵砾石层浅埋隧道中应用双介质模型

3.4.1开挖振动对松动圈范围的影响

3.4.2应力重分布对松动圈范围的影响

3.4.3松动圈的范围对反演结果的影响

3.5位移反分析的工程应用若干问题研究

3.5.1平面应变问题中位移输入值的考虑

3.5.2反演正算方法的应用

3.5.3位移反分析计算步骤

第4章考虑松动圈的位移反分析在卵砾石层隧道中的应用

4.1概述

4.2位移反分析模型

4.3茅山隧道参数反演

4.3.1茅山隧道围岩弹性模量反演

4.3.2位移反分析结果分析

4.3.3小结

4.4反分析参数下正演分析

4.4.1位移分析

4.4.2应力分析

4.4.3 小结

4.5本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献