考虑空间效应的围岩位移释放系数的确定-土木工程专业毕业论文.docx

中文 中文摘要 重庆大 重庆大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE VI 摘要 隧道是赋存于岩土体中的地下结构物,它和地上结构物的不同之处在于隧道周 围的岩土体是它的主要研究对象，岩土体的稳定性和变形规律是隧道工程人员非 常关心的一个问题。由于受到赋存环境的强烈影响，所以岩土体的物理、力学、 构造和时间性质都非常复杂，因此科学的认识它的各种性质以及隧道开挖后它和 支护结构之间的相互作用是一个比较困难的问题，但是国内外的科研工作者和隧 道工程设计人员通过大量的理论分析和工程实践，已经取得了重大的成果，建立 了比较完善的隧道工程设计理论。 隧道开挖面的存在对附近的围岩产生了一个径向约束的作用，相当于施加了 一个虚拟支护力，围岩的位移和应力会随着开挖面的推进而发生变化,我们称之为 开挖面的空间效应。本文将在隧道空间效应理论已取得的研究成果的基础上，对 以下几个问题进一步研究,论文的主要工作如下: ① 对空间效应的产生机理、反映空间效应约束损失的约束损失因子进行分 析；并且在考虑了空间效应的基础上分析围岩的位移释放，建立了位移释放系数 和约束损失因子之间的关系；最后对考虑空间效应的围岩-支护作用机制进行分析。 ② 采用有限元分析软件对浅埋直墙拱形隧道的循环开挖进行数值模拟,得出 围岩的纵断面变形曲线和位移释放系数曲线,分析隧道的空间效应。由于在开挖面 空间效应的影响范围内,围岩主要产生弹塑性变形，因此本文还将基于摩尔-库伦强 度理论，采用数值模拟的方法分析岩体的物理力学参数以及隧道的埋深比（ H / R ） 对围岩位移释放系数的影响。 ③ 在②中研究成果基础上，确定围岩位移释放系数的影响参数，以 IV 级围 岩为例，采用有限元数值模拟的方法建立样本集。以影响参数的取值作为输入量， 位移释放系数的取值作为输出量，训练 BP 人工神经网络；并且对其进行验证，确 保网络训练的精度。 ④ 以重庆两江桥渝中连接隧道某一区段为例,采用③中得到的神经网络预测 出围岩的位移释放系数曲线,并且就位移释放系数在选择支护时机时的应用进行分 析。 在实际工程中，合理的预估围岩的位移释放系数对于指导隧道安全合理的施 工具有重要的意义。传统的方法主要通过理论计算或数值模拟来确定围岩的位移 释放系数，而这些方法往往比较复杂而且需要耗费较多的时间。本文提出采用人 工神经网络方法实现围岩位移释放系数的预测；与传统方法相比，其简单有效并 且具有较高的精度，从而具有极高的工程应用价值和实际意义。 关键词：隧道，空间约束效应，位移释放系数，BP 神经网络，支护时机选择 英文摘 英文摘要 重庆大 重庆大学硕士学位论文 III III PAGE PAGE IV ABSTRACT Tunnel is one of underground structures located in rock-soil mass.The difference betweenit and the ground structures is that the rock-soil mass is the main research object. The tunnel engineers are extremely concerned about stability and deformation regularity of rock-soil mass. Due toreceiving the strong influence of the geological environment, so the physics, mechanics, structure and timeproperty of rock-soil mass are very complex.It is a difficult problem that understand rock-soil properties scientifically and the interaction between it and supporting structure. However the domestic and overseas researchers and tunnel engineers have made great achievementsthrough a large amount of theoretical analysis and engineering practice. They established relatively complete tunnel engineering design theory. The tunnel excavation face will produce a rad