基于压力拱理论的隧道动力深浅埋划分研究

作     者：谢姣姣 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈林杰

授予年度：2019年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：动力深浅埋 隧道 压力拱理论 数值分析 判定公式 

摘      要：随着高烈度地区修建的隧道数量越来越大,地震成为隧道在修建过程中必须考虑的因素,而隧道的设计与隧道处于的深浅埋状态有着莫大的关系,因此,如何在地震作用下判定隧道深浅埋的状态已经成为亟需解决的问题。由于影响隧道动力深浅埋界限判定的因素众多,包括:隧道跨度、围岩等级及其物理力学参数、震源位置、隧道埋深、地震强度等,使得如何准确判定隧道动力深浅埋的分界变得困难。目前,判断隧道动力深浅埋分界的方法仍旧采用静力的方法,考虑地震动力条件的较少,所以,开展地震条件下的隧道动力深浅埋划分的研究,具有积极的理论指导意义和社会价值。本文基于压力拱理论,结合依托工程,对地震条件下隧道动力深浅埋的划分进行了初步研究,并运用理论分析与数值分析相结合的方法,对动力条件下得出的隧道深浅埋界限埋深与其影响因子之间的关系进行分析,主要研究成果如下:(1)利用压力拱理论中的比尔鲍曼公式,推导地震条件下的隧道动力深浅埋在理论分析下的界限埋深计算公式,并分析影响公式计算结果的主要因素,以及计算公式的适用条件。(2)以压力拱理论为基础,采用Midas GTS NX有限元软件,建立不同影响因素下的计算模型,并分别以影响隧道动力深浅埋界限埋深的因素,即地震强度、围岩级别及其物理力学参数、隧道跨度、隧道埋深和隧道断面形状作为影响因子进行分析,得到基于不同因素影响下的隧道压力拱高度与埋深之间的变化关系。(3)通过分析已经得到的隧道压力拱高度与埋深之间的关系,得出不同影响因素下隧道深浅埋的界限埋深,并进一步分析得出隧道深浅埋的界限埋深与特定影响因素之间的关系,确定出不同因素影响下的隧道动力深浅埋界限埋深的判定公式以及各个公式的适用条件。(4)以依托工程为例,将压力拱理论解析法和数值分析法中得出的计算结果,分别与相关规范中经验公式的计算结果进行了对比分析,以此来验证研究成果的合理性与实用性。