【文章內容簡介】 構安全性進行了評價，詳細研究了襯砌結構在不同應力場作用下出現(xiàn)裂縫時的應力和變形，并指出隧道結構長期監(jiān)控的重點。 ，采用簡化的假定條件，應用拓撲優(yōu)化理論，以應變能最小即剛度最大為約束條件，成功對不同應力場軟弱圍巖公路單拱、連 拱隧道襯砌結構體進行了結構優(yōu)化。 法的局限性，從實用性角度出發(fā)，運用有限元分析手段，提出了一種確定軟弱圍巖公路隧道初始應力場的簡單方法。該方法充分利用現(xiàn)場最易測得的兩個參數(shù)，解決了初始應力場確定問題。 ，開展了較大規(guī)模的現(xiàn)場測試，著重研究了一次襯砌和仰拱圍巖壓力、格柵拱鋼筋軸力、一襯和二襯接觸應力以及二襯混凝土應變時間變化規(guī)律及其分布特性。并通過數(shù)值仿真，對其施工過程進行動態(tài)模擬，將實測與數(shù)值仿真結果進行綜合對比。 鑒于軟弱圍巖公路隧道理 論研究不足的現(xiàn)狀，論文以不同應力場為研究的切入點，以揭示本質規(guī)律、服務工程為主要目標，通過基于相似理論的模型試驗、基于有限元理論的數(shù)值仿真、結構拓撲優(yōu)化、現(xiàn)場實測及理論分析等手段對軟弱圍巖公路隧道結構性能進行了系統(tǒng)研究。 ，針對軟弱圍巖的特性，以重晶石粉、石英砂、模型石膏、水為基材，成功配制了基本能滿足軟弱圍巖指標要求的圍巖模擬材料，并對襯砌模型材料進行了有益的探討。同時，為模擬實際隧道工程施工工序，在三維地質力學試驗平臺上，研制了簡便實用的隧道開挖工具，成功實現(xiàn)了 “ 先 加載后開洞 ” 的隧道模型試驗。 2.運用研制的地質力學模型試驗簡便實用的隧道開挖工具，首次系統(tǒng)開展了基于先加載后開洞思路的不同應力場單拱隧道模型試驗，研究了開挖對不同應力場單拱隧道圍巖應力分布的影響，分析了不同初始應力場和不同支護時機下單拱隧道結構的受力特點。并進行圍巖和襯砌的破壞試驗，分析了圍巖和襯砌的變形破壞特點。 ，首次深入開展了基于先加載后開洞思路的不同應力場連拱隧道模型試驗。通過開展施工過程相似模擬試驗，研究了不同應力場軟弱圍巖公路連拱隧道支護結構在施工過程中應 力變化特征，分析了左、右洞施工的相互影響，揭示了隧道圍巖的變形規(guī)律，并研究了支護結構和圍巖的相互作用機理。同時通過整體破壞試驗，分析了在安全運營情況下連拱隧道結構的承載能力，研究了連拱隧道的破壞形態(tài)及其裂縫發(fā)生、發(fā)展過程。 有效的有限元模型，采用不同加載方式，模擬不同應力場，對軟弱圍巖公路單拱、連拱隧道施工過程中隧道圍巖位移和應力變化特征及其影響范圍進行了詳細分析，并對襯砌結構的受力和變形特征進行深入研究。最后，為減少方法局限性所產生的誤差，將數(shù)值仿真與模型試驗結果進行了綜合對比分析，揭示了兩者 的內在聯(lián)系規(guī)律，并從理論上解釋試驗結果。 出現(xiàn)較多病害的現(xiàn)狀，運用數(shù)值仿真手段，建立三維有限元數(shù)值模型，對不同應力場軟弱圍巖公路單拱、連拱隧道結構安全性進行了評價，詳細研究了襯砌結構在不同應力場作用下出現(xiàn)裂縫時的應力和變形，并指出隧道結構長期監(jiān)控的重點。 ，采用簡化的假定條件，應用拓撲優(yōu)化理論，以應變能最小即剛度最大為約束條件，成功對不同應力場軟弱圍巖公路單拱、連拱隧道襯砌結構體進行了結構優(yōu)化。 法的局限性，從實用性角度出發(fā)，運用有限元分析手段，提出了一種確定軟弱圍巖公路隧道初始應力場的簡單方法。該方法充分利用現(xiàn)場最易測得的兩個參數(shù)，解決了初始應力場確定問題。 ，開展了較大規(guī)模的現(xiàn)場測試，著重研究了一次襯砌和仰拱圍巖壓力、格柵拱鋼筋軸力、一襯和二襯接觸應力以及二襯混凝土應變時間變化規(guī)律及其分布特性。并通過數(shù)值仿真，對其施工過程進行動態(tài)模擬，將實測與數(shù)值仿真結果進行綜合對比。 鑒于軟弱圍巖公路隧道理論研究不足的現(xiàn)狀，論文以不同應力場為研究的切入點，以揭示本質規(guī) 律、服務工程為主要目標，通過基于相似理論的模型試驗、基于有限元理論的數(shù)值仿真、結構拓撲優(yōu)化、現(xiàn)場實測及理論分析等手段對軟弱圍巖公路隧道結構性能進行了系統(tǒng)研究。 ，針對軟弱圍巖的特性，以重晶石粉、石英砂、模型石膏、水為基材，成功配制了基本能滿足軟弱圍巖指標要求的圍巖模擬材料，并對襯砌模型材料進行了有益的探討。同時，為模擬實際隧道工程施工工序，在三維地質力學試驗平臺上，研制了簡便實用的隧道開挖工具，成功實現(xiàn)了 “ 先加載后開洞 ” 的隧道模型試驗。 2.運用研制的地質力學模型試 驗簡便實用的隧道開挖工具，首次系統(tǒng)開展了基于先加載后開洞思路的不同應力場單拱隧道模型試驗，研究了開挖對不同應力場單拱隧道圍巖應力分布的影響，分析了不同初始應力場和不同支護時機下單拱隧道結構的受力特點。并進行圍巖和襯砌的破壞試驗，分析了圍巖和襯砌的變形破壞特點。 ，首次深入開展了基于先加載后開洞思路的不同應力場連拱隧道模型試驗。通過開展施工過程相似模擬試驗，研究了不同應力場軟弱圍巖公路連拱隧道支護結構在施工過程中應力變化特征，分析了左、右洞施工的相互影響，揭示了隧道圍巖的變形 規(guī)律，并研究了支護結構和圍巖的相互作用機理。同時通過整體破壞試驗，分析了在安全運營情況下連拱隧道結構的承載能力，研究了連拱隧道的破壞形態(tài)及其裂縫發(fā)生、發(fā)展過程。 有效的有限元模型，采用不同加載方式，模擬不同應力場，對軟弱圍巖公路單拱、連拱隧道施工過程中隧道圍巖位移和應力變化特征及其影響范圍進行了詳細分析，并對襯砌結構的受力和變形特征進行深入研究。最后，為減少方法局限性所產生的誤差，將數(shù)值仿真與模型試驗結果進行了綜合對比分析，揭示了兩者的內在聯(lián)系規(guī)律，并從理論上解釋試驗結果。 襯砌結構在運營中出現(xiàn)較多病害的現(xiàn)狀，運用數(shù)值仿真手段，建立三維有限元數(shù)值模型，對不同應力場軟弱圍巖公路單拱、連拱隧道結構安全性進行了評價，詳細研究了襯砌結構在不同應力場作用下出現(xiàn)裂縫時的應力和變形，并指出隧道結構長期監(jiān)控的重點。 ，采用簡化的假定條件，應用拓撲優(yōu)化理論，以應變能最小即剛度最大為約束條件，成功對不同應力場軟弱圍巖公路單拱、連拱隧道襯砌結構體進行了結構優(yōu)化。 法的局限性，從實用性角度出發(fā)，運用有限元分析手段，提出了一種確 定軟弱圍巖公路隧道初始應力場的簡單方法。該方法充分利用現(xiàn)場最易測得的兩個參數(shù)，解決了初始應力場確定問題。 ，開展了較大規(guī)模的現(xiàn)場測試，著重研究了一次襯砌和仰拱圍巖壓力、格柵拱鋼筋軸力、一襯和二襯接觸應力以及二襯混凝土應變時間變化規(guī)律及其分布特性。并通過數(shù)值仿真，對其施工過程進行動態(tài)模擬，將實測與數(shù)值仿真結果進行綜合對比。 鑒于軟弱圍巖公路隧道理論研究不足的現(xiàn)狀，論文以不同應力場為研究的切入點，以揭示本質規(guī)律、服務工程為主要目標，通過基于相似理論的模型試驗、基于有限元 理論的數(shù)值仿真、結構拓撲優(yōu)化、現(xiàn)場實測及理論分析等手段對軟弱圍巖公路隧道結構性能進行了系統(tǒng)研究。