【摘 要】
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我国西南地区石灰岩分布广泛且地下水丰富,隧道不可避免会穿过富水段,对于富水段软岩,流变是其重要力学特性。目前在进行隧道相关设计时常采用弹塑性本构模型来计算,但实际围岩变形表现与时间密切相关。因此考虑软岩流变特性对研究隧道支护结构具有重要意义。本文依托重庆双碑隧道为实际工程背景,选取Ⅴ级富水软岩段为研究对象,通过现场监控量测与数值模拟方法,探讨隧道结构在施工过程中的力学行为、初期支护和二次支护的合理
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我国西南地区石灰岩分布广泛且地下水丰富,隧道不可避免会穿过富水段,对于富水段软岩,流变是其重要力学特性。目前在进行隧道相关设计时常采用弹塑性本构模型来计算,但实际围岩变形表现与时间密切相关。因此考虑软岩流变特性对研究隧道支护结构具有重要意义。本文依托重庆双碑隧道为实际工程背景,选取Ⅴ级富水软岩段为研究对象,通过现场监控量测与数值模拟方法,探讨隧道结构在施工过程中的力学行为、初期支护和二次支护的合理时机,综合考虑开挖面空间效应、数值计算结果和经验公式给出二次衬砌的合理支护时间范围。论文研究工作和成果如下:（1）根据双碑隧道富水段软岩特性的分析,使用Burgers体与Mohr-Coulomb准则所串联的黏弹塑性模型能够较好模拟围岩的力学特性（2）假设渗流作用以体积力的方式作用于围岩应力场并将其简化为轴对称恒定渗流问题,以平面应变问题的围岩弹塑性应力场作为围岩蠕变的初始应力场,推导出了深埋圆形隧道蠕变位移解。并分析了剪胀角ψ和内外壁水头差值ha-h0对隧道洞周时变位移的影响。求得最小围岩压力和松动区半径,给出了最佳支护时机条件下初期支护与二次支护的位移表达式。（3）运用FLAC3D软件建立了大跨度隧道计算模型,结合监测围岩位移和支护结构应力确定初期支护的最佳时机,结果表明在12h施作初支有利于约束围岩变形和减小二次衬砌结构受力;通过分析不同支护时间的二次衬砌结构应力和隧道开挖过程中的动态位移曲线以及通过二衬结构应力安全系数确定二次支护的最佳时机,结果表明在30d后施作二衬能够满足设计要求。（4）对大跨度隧道的施工过程进行数值模拟分析,探讨了开挖面空间效应对围岩变形的约束作用,结果表明在距离掌子面前方15m和后方20m围岩受到开挖面影响较大,是确定支护时机必须考虑的因素。
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