隧道锚喷支护结构的鲁棒性优化设计
发布时间：2021-06-25 21:17
隧道支护结构的优化设计一直都是隧道工程领域的一项重要研究课题,目前常规的优化设计方法,例如可靠度设计理论及相应的概率极限状态设计法在一定范围得到了应用和推广。然而,这类方法必须建立在岩土力学参数具有明确统计规律的基础上,不考虑噪声因素的变异性,这就使常规优化解处于可行域的边缘上,当噪声因素发生变动后,常规优化解将会偏离可行域从而变成不可行解。鲁棒性优化设计在设计之初就充分考虑了噪声因素对优化结果的影响,降低了结构响应对可控因素或者不可控因素扰动的敏感性,当可控因素和不可控因素出现偏差时,结构性能依然可以满足设计要求。基于此,本文依据鲁棒性理论对隧道锚喷支护结构的优化设计展开较为系统和全面地研究。首先从锚喷支护技术的特点入手,介绍了锚喷支护结构的作用机理,对锚杆长度、间距以及喷射混凝土厚度等相关参数的取值进行了说明。然后介绍了鲁棒性优化设计在实现过程中的理论依据,针对隧道的锚喷支护结构提出了把拱顶最大竖向位移的标准差作为鲁棒性评价指标;运用FLAC3D数值模拟实现对隧道拱顶位移的计算处理,并以狮子岭隧道K84+694断面为工程背景建立了数值模型,以模拟结果为依据进行...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
25 50 75 100变形(mm)020406080承载能力N)黏着阶段挠曲阶段薄壳效应阶段喷层逐渐拉伸破坏图 2-7 喷射混凝土变形曲线与柔性喷射混凝土工艺中至关重要的施工参数，喷层相对厚度与相对破坏荷载的关系如图
同网格尺寸的钢筋网。钢筋网铺设时应尽量与锚杆和钢拱架形成合理、有效的联合支护。钢个方面：收缩裂缝，减少裂缝数量以及限制裂缝宽度；结构的抗震性能；支护结构的整体性；混凝土层的柔韧性；混凝土层的承载能力，承受剪切力和拉应力。铺设，按照钢筋铺设方向可以分为环向筋和纵力筋和构造筋。常用环向筋的直径一般为 12 为 6 ~10mm，网格尺寸一般为 20 cm×20cm， 25 cm×30cm， 30 cm×30cm。当隧道为土质或时，可适当减小钢筋直径和网格尺寸，直径一0 cm×10cm， 10 cm×15cm， 15 cm×15cm，具体的钢筋网铺设如图 2-9 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国隧道施工坍塌事故分布特征分析（2006-2016）[J]. 张军伟,陈云尧,孙毅夫,李雪. 灾害学. 2017(04)
[2]软岩隧道支护结构优化研究[J]. 邓斌,饶和根,廖卫平,高诗明. 铁道科学与工程学报. 2017(10)
[3]不确定奇异随机分布系统的故障诊断和容错控制[J]. 孙源呈,姚利娜. 山东大学学报(工学版). 2017(05)
[4]基于神经网络的自由漂浮空间机械臂自适应鲁棒控制[J]. 王超,江洁,林森海,张文辉,陈荣昌. 空间控制技术与应用. 2017(02)
[5]岩体结构面产状随机分布空间表征[J]. 王述红,张紫杉,王存根,张峰春. 东北大学学报(自然科学版). 2017(01)
[6]对称型节理发育岩体隧道锚喷支护形式分析[J]. 杨忠峰,郭吉平,朱文轩. 施工技术. 2017(01)
[7]漂浮基柔性两杆空间机械臂基于状态观测器的鲁棒控制及振动控制[J]. 于潇雁,陈力. 机械工程学报. 2016(15)
[8]基于随机有限元的隧道锚喷支护可靠度方案优化设计[J]. 叶婷婷,周科平,胡建华,燕喜军,蒋冲. 矿冶工程. 2015(06)
[9]基于块体和松动压力理论的隧洞围岩稳定性分析[J]. 郝杰,侍克斌. 地下空间与工程学报. 2015(03)
[10]软岩大变形隧道锚喷支护的力学效应及失效原因分析[J]. 谭显坤,左昌群,刘代国,丁少林,李皓晖. 科学技术与工程. 2015(08)
博士论文
[1]隧道围岩与支护结构稳定可靠性分析方法研究[D]. 梁斌.湖南大学 2015
硕士论文
[1]非对称连拱隧道力学特性数值模拟研究及结构优化[D]. 聂雄.北京交通大学 2015
[2]航空发动机分布式控制时延系统稳定性及鲁棒控制方法研究[D]. 高大伟.南京航空航天大学 2014
[3]小坝田隧道支护结构优化及二次衬砌施作时机研究[D]. 王永辉.兰州交通大学 2014
[4]拓扑优化方法在软弱围岩隧道结构优化中的适用性研究[D]. 高跃峰.河南理工大学 2014
[5]偏压作用下双连拱隧道的施工及其结构优化设计研究[D]. 李少杰.重庆交通大学 2013
[6]浅埋暗挖隧道破裂角的基础理论研究[D]. 熊松.北京交通大学 2012
[7]应力释放与开挖方法对隧道支护受力及地表沉降的影响[D]. 杨珺博.湘潭大学 2011
[8]隧道围岩与支护结构的相互作用研究[D]. 刘琴琴.南京理工大学 2010
[9]隧道单层衬砌结构数值模拟研究[D]. 王红英.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[10]钢筋网壳锚喷结构在软岩巷道的支护机理与应用[D]. 张伟.西南交通大学 2007
本文编号：3249965
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
25 50 75 100变形(mm)020406080承载能力N)黏着阶段挠曲阶段薄壳效应阶段喷层逐渐拉伸破坏图 2-7 喷射混凝土变形曲线与柔性喷射混凝土工艺中至关重要的施工参数，喷层相对厚度与相对破坏荷载的关系如图
同网格尺寸的钢筋网。钢筋网铺设时应尽量与锚杆和钢拱架形成合理、有效的联合支护。钢个方面：收缩裂缝，减少裂缝数量以及限制裂缝宽度；结构的抗震性能；支护结构的整体性；混凝土层的柔韧性；混凝土层的承载能力，承受剪切力和拉应力。铺设，按照钢筋铺设方向可以分为环向筋和纵力筋和构造筋。常用环向筋的直径一般为 12 为 6 ~10mm，网格尺寸一般为 20 cm×20cm， 25 cm×30cm， 30 cm×30cm。当隧道为土质或时，可适当减小钢筋直径和网格尺寸，直径一0 cm×10cm， 10 cm×15cm， 15 cm×15cm，具体的钢筋网铺设如图 2-9 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国隧道施工坍塌事故分布特征分析（2006-2016）[J]. 张军伟,陈云尧,孙毅夫,李雪. 灾害学. 2017(04)
[2]软岩隧道支护结构优化研究[J]. 邓斌,饶和根,廖卫平,高诗明. 铁道科学与工程学报. 2017(10)
[3]不确定奇异随机分布系统的故障诊断和容错控制[J]. 孙源呈,姚利娜. 山东大学学报(工学版). 2017(05)
[4]基于神经网络的自由漂浮空间机械臂自适应鲁棒控制[J]. 王超,江洁,林森海,张文辉,陈荣昌. 空间控制技术与应用. 2017(02)
[5]岩体结构面产状随机分布空间表征[J]. 王述红,张紫杉,王存根,张峰春. 东北大学学报(自然科学版). 2017(01)
[6]对称型节理发育岩体隧道锚喷支护形式分析[J]. 杨忠峰,郭吉平,朱文轩. 施工技术. 2017(01)
[7]漂浮基柔性两杆空间机械臂基于状态观测器的鲁棒控制及振动控制[J]. 于潇雁,陈力. 机械工程学报. 2016(15)
[8]基于随机有限元的隧道锚喷支护可靠度方案优化设计[J]. 叶婷婷,周科平,胡建华,燕喜军,蒋冲. 矿冶工程. 2015(06)
[9]基于块体和松动压力理论的隧洞围岩稳定性分析[J]. 郝杰,侍克斌. 地下空间与工程学报. 2015(03)
[10]软岩大变形隧道锚喷支护的力学效应及失效原因分析[J]. 谭显坤,左昌群,刘代国,丁少林,李皓晖. 科学技术与工程. 2015(08)
博士论文
[1]隧道围岩与支护结构稳定可靠性分析方法研究[D]. 梁斌.湖南大学 2015
硕士论文
[1]非对称连拱隧道力学特性数值模拟研究及结构优化[D]. 聂雄.北京交通大学 2015
[2]航空发动机分布式控制时延系统稳定性及鲁棒控制方法研究[D]. 高大伟.南京航空航天大学 2014
[3]小坝田隧道支护结构优化及二次衬砌施作时机研究[D]. 王永辉.兰州交通大学 2014
[4]拓扑优化方法在软弱围岩隧道结构优化中的适用性研究[D]. 高跃峰.河南理工大学 2014
[5]偏压作用下双连拱隧道的施工及其结构优化设计研究[D]. 李少杰.重庆交通大学 2013
[6]浅埋暗挖隧道破裂角的基础理论研究[D]. 熊松.北京交通大学 2012
[7]应力释放与开挖方法对隧道支护受力及地表沉降的影响[D]. 杨珺博.湘潭大学 2011
[8]隧道围岩与支护结构的相互作用研究[D]. 刘琴琴.南京理工大学 2010
[9]隧道单层衬砌结构数值模拟研究[D]. 王红英.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[10]钢筋网壳锚喷结构在软岩巷道的支护机理与应用[D]. 张伟.西南交通大学 2007
本文编号：3249965
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