基于离散—连续耦合方法隧道压力拱问题研究

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1、分类号U451单位代码10618密级公开学号2120085003硕士学位论文基于离散-连续耦合方法隧道压力拱问题研究研究生姓名：丁其乐导师姓名及职称：高峰教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称土木工程论文提交日期2015年6月10日二级学科名称防灾减灾工程及防护工程论文答辩日期2015年6月2日2015年6月2日StudyontheTunnelPressureArchBasedonCoupledDiscreteandContinuousMethodADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：Di

2、ngQileSupervisor：Prof.GaoFengChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：化年／月／〇日了重庆交通大学学位论文化权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关

3、保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文可１＾采用影印。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。、学位论文作者签名＜指导教师签名：义？日期：年（月（０日日期：分月／０日（Ｔ年／本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）

4、电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权盜。＂＂＂＞４Ａ＾了义＼学位论文作者签名：々、指导教师签名：日期：１＾傅＾月／。日日期：冷沪串＾月口／摘要隧道作为地下结构物，受到的荷载主要来自周围土体的压力和约束。目前规范中对隧道所受荷载是以深浅埋为界来划分的。深浅埋的界限是以压力拱理论为依据，认为压力拱以上的土体荷载对隧道不再起作用，隧道的荷载主要来自压力拱以下的土体的压力。在地震中，隧道衬砌受到的四周土体产生的作用力还是主要荷载。但在地震时隧道上方的压力拱是否依然存在？如果存在，压力拱的

5、高度是否发生了变化？震后压力拱的高度与震前是否发生了变化？这些问题还无从所知。这些问题是计算地震作用下隧道上方荷载必须解决的问题。为了更好的研究隧道上方土体与隧道衬砌相互作用的问题，必须先研究清楚上述问题。近些年离散元被广泛应用于岩土大变形和破坏的细观机理研究。离散元能从细观方面观察岩土的受力及破坏情况。因此被广泛用于研究岩土的微观力学行为，以及研究微观参数和宏观参数的关系。但采用离散元模拟实际岩土工程问题时需要大量的颗粒，对于目前的计算机处理水平无疑是一个巨大的挑战。此时离散-连续耦合分析方法应运而生，对岩土的大变形区、破裂区或者需要特别关注的区域采用离散元模拟，而其他区域

6、采用连续单元进行模拟。这样即利用了离散元的优点，又解决了计算时间较长的问题。本文在理论分析的基础上编制了耦合程序，利用耦合程序模拟了隧道在静力和地震作用下的受力情况，分析了压力拱的高度问题。本文主要得到的成果有：①编写了“拟FLAC”程序，可完成静力与动力计算，帮助充分理解FLAC2D的实现过程。②编写了离散-连续耦合程序，为研究岩土工程数值模拟新方法做出贡献。③封装了模型生成、室内压缩实验和巴西劈裂实验的函数，可以更快的生成理想模型和测量模型的宏观力学参数。④从力的传递路径改变方面给出了压力拱形成的原因，真正从微观方面解释了压力拱的形成过程，对于充分理解压力拱及压力拱的范围

7、确定给出参考。⑤研究地震作用时压力拱是否存在问题为以后隧道工程设计提供参考。关键词：FLAC,PFC,耦合,压力拱,数值模拟IABSTRACTThetunnelasundergroundstructures,sufferstheloadwhichmainlyfrompressureandconstraintofthesurroundingsoil.Atpresent,theloadisdividedbyburieddepthoftuunelinspecificationofthetunnel.Thebo