考虑底部隆起变形的浅埋隧道围岩稳定性研究

摘要

浅埋隧道一旦发生围岩失稳事故，往往会给地表建筑物、行人、车辆等带来巨大的生命财产威胁。因此，浅埋隧道围岩的稳定性问题对于隧道工程理论研究及施工设计都具有重要的意义。本文从围岩破坏模式与围岩压力两方面入手，对浅埋隧道稳定性开展研究，取得的成果如下： （1）分析软弱围岩地质条件下浅埋隧道的破坏机理，提出在围岩发生失稳破坏的过程中隧道的底部也会发生向上的隆起变形，这一现象不仅会对隧道底部产生影响，而且对整个围岩的稳定产生不利影响。 （2）考虑隧道底部隆起变形现象，采用极限分析上限法建立浅埋隧道围岩压力计算模型，推导得出了考虑隧道底部隆起变形的浅埋隧道围岩压力计算表达式。用软件编程进行有约束条件的非线性最优化计算，得到围岩压力的最优解。 （3）将本文计算结果与文献研究成果及工程实测数据进行了对比验证，得出本文计算方法的正确性。在此基础上，分析了侧压力系数、岩土体容重、黏聚力、内摩擦角、埋深、跨度等参数对浅埋隧道围岩压力的影响。 （4）设计并开展了模型试验。针对可以代表城市地质的Ⅳ类围岩的土力学参数，用重晶石粉、石英砂、凡士林进行了相似材料的制作，并用抽取法模拟了隧道的全断面开挖。观察记录了浅埋隧道围岩的破坏过程并进行了对比分析，对理论分析结果进行了验证。 本文考虑了隧道开挖后产生的底部隆起变形现象，为浅埋隧道的破坏模式、围岩压力的计算、稳定性等问题的研究做出了一定的有益的尝试。论文成果可以为工程实践提供一定的理论指导。

目录

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字母注释表

第一章 绪 论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 浅埋隧道围岩稳定性研究现状

1.3 存在的主要问题

1.4 本文研究的主要内容

第二章 浅埋隧道围岩破坏模式理论研究

2.1 隧道深浅埋的划分

2.2 浅埋隧道围岩失稳破坏类型

2.3 造成浅埋隧道围岩失稳现象因素分析

2.4 考虑底部隆起变形的浅埋隧道围岩失稳模式

2.5 小结

第三章 考虑底部隆起浅埋隧道围岩压力极限上限分析

3.1 概述

3.2 极限分析基本理论

3.3 浅埋矩形隧道极限围岩压力计算

3.4 极限分析上限解的求解

3.5 小结

第四章 围岩压力的优化计算及结果分析

4.1 优化理论及计算

4.2计算结果对比验证

4.3 极限围岩压力q对各参数的敏感性分析

4.4 小结

第五章 浅埋隧道围岩失稳试验研究

5.1 模型试验装置

5.2 岩土相似材料配制

5.3 试验方案

5.4 试验结果与分析

5.5浅埋隧道围岩失稳破坏规律分析

5.6 小结

第六章 全文总结及展望

6.1 全文工作总结

6.2 下一步研究工作

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢