高速公路穿山越岭,隧道上承受那么大的山,这种力是怎么分配的 ?
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发布时间：2024-03-04 18:02
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热心网友
时间：2024-03-06 07:45
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时间：2024-03-06 07:46
由于岩土材料物理特性和力学特性非常复杂，要想用解析手段预测隧道等地下结构物的力学动态，就必须建立精度很高的本构关系式。然而，本构关系式越复杂，所含的力学参数越多，这些参数不管是采用室内试验还是现场测试都是非常困难的。由于岩土的非连续介质特性，即使通过一些较先进的手段能测得这些参数，其解析结果与实际状态往往也有较大差异。显然，将通常的结构分析方法应用于地下岩土结构工程是不宜的。所幸的是，像隧道这样的地下工程，开挖面前方虽是未知的，但同时也是可再设计的，这就给人们客观地评价围岩特性及预测开挖面前方力学动态提供了机会，并进而对隧道结构进行重新设计使之更符合实际情况成为可能。即，在施工现场开挖过程中不断地对围岩变形进行量测，然后以这些位移量测信息为依据，反算围岩物理力学参数，在此基础上重新评价隧道结构的事前设计(预设计)，确定更符合围岩动态的支护参数。将此过程称为动态设计或信息化设计。由于该工作是在施工过程中完成的，又称它为现场临床诊断式设计与施工。不同于一般构造物，隧道设计受所穿越山体的地形、地质条件和施工方法的影响很大。隧道围岩既是作用于隧道结构上的荷载，又是隧道成洞的支护载体，因此，地质条件是正确设计的基本前提。可是，在隧道开挖前要获得高精度的地质信息就目前的技术水平是困难的，而且在经济上也是办不到的。因而，一方面要求在事前设计阶段尽量采用高技术和手段加之经验对地质状况作出判断，另一方面要求在开挖施工阶段，不断通过现场量测对地层围岩和支护的动态及开挖方法作出评价并及时调整，使之设计更加合理。
近20年来，隧道与地下工程的科技水平不断提高。在设计理论和方法方面，以充分发挥山体围岩自承载能力为基本原理，以锚喷支护及复合柔性衬砌为主要特征的新奥法(New Austrian Tunneling Method)，使隧道工程从理论、设计到施工发生了一场*。它改变了过去按围岩荷载全部作用于衬砌上来进行设计和施工的传统思想，在工程造价、工程进度及施工管理等诸多方面都带来极大的效益。新奥法在国外许多国家被广泛应用于隧道工程中，日本等国家在有关技术规范、指南中，已明确将该法定为隧道标准工法，并努力开发和应用与新奥法相关的各种技术，其中复合柔性衬砌设计技术及基于现场施工监控和信息反馈(也称信息设计)的围岩稳定分析技术是新奥法的核心和关键，各国专家更着力加以研究。在材料和工艺方面，防排水、锚杆、喷射混凝土等的材料和型号比较过去有较大进步，效果也越来越好，湿喷工艺也有长足进步，并逐步普及。总之，隧道建设科技进步为使隧道达到安全实用，质量可靠，经济合理，技术先进打下了基础。
释放荷载的计算方法
Ⅳ级以下围岩，喷射混凝土层将在同围岩共同变形的过程中对围岩提供支护抗力，使围岩变形得到控制，从而使围岩保持稳定。与此同时，喷层将受到来自围岩的挤压力。这种挤压力由围岩变形引起，常称做“形变压力”。Ⅳ级以下围岩一般呈现塑性和流变特性，洞室开挖后变形的发展往往会持续较久的时间。采用模筑混凝土支护围岩时，顶替原有临时支护时扰动围岩以及衬砌同周围岩体不密贴都可招致松散压力，而当坍落发展到一定程度时，衬砌将与围岩密贴，并随围岩变形的继续发展，衬砌也将受到挤压，从而经受形变压力。可见围岩与支护间形变压力的传递是一个随时间的推进而逐渐发展的过程。这类现象习称时间效应。有限元分析中，形变压力常在计算过程中同时确定，而作为开挖效应的模拟，直接施加的荷载是在开挖边界上施加的释放荷载。释放荷载可由已知初始地应力或与前一步开挖相应的应力场确定。先求得预计开挖边界上各结点的应力，并假定各结点间应力呈线性分布，然后反转开挖边界上各结点应力的方向(改变其符号)，据以求得释放荷载
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时间：2024-03-06 07:46
