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硕士学位论文深埋隧道塌方的上限分析与风险评估研究作者姓名：李育林学科专业：土木工程学院（系、所）：土木工程学院指导教师：杨小礼教授中南大学2012年5月分类号UDC密级硕士学位论文深埋隧道塌方的上限分析与风险评估研究Upperboundanalysisandriskassessmentforcollapseofdeeptunnel作者姓名：李育林学科专业：土木工程学院（系、所）：土木工程学院指导教师：杨小礼教授论文答辩日期答辩委员会主席中南大学2012年5月原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：导师签名日期：年月日摘要塌方是隧道施工过程中一种典型的事故，不仅延误工期，还会造成巨大财产损失，甚至造成人员伤亡，对整个社会造成不利的影响。因此，为了避免塌方事故的发生，对隧道围岩破坏及塌方机理的研究有着重大意义。本文以广州龙头山隧道——深埋段大断面公路隧道为研究对象，采用极限分析方法对隧道的塌方范围进行理论推导，并采用数值软件进行数值计算，从而研究塌方的发展规律。论文主要完成以下几方面的工作：(1)通过文献查阅和现场调研，分析了隧道塌方的分类及其主要影响因素。介绍了线性与非线性Mohr-Coulomb破坏准则，并对极限分析原理进行了详述。(2)采用极限分析上限法理论，基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则，对矩形和拱顶为圆弧状隧道塌方形状和范围进行理论推导，并分析各个参数对围岩破坏及塌方范围的影响(3)将上限分析的结果，与塌方实例、数值计算结果和公路隧道设计规范中塌方高度的规定进行对比，验证该理论的正确性和可行性。(4)通过对隧道进行数值模拟，总结出隧道塌方发生、发展的规律。并采用模糊层次综合法，对隧道塌方进行风险评估。关键词塌方，极限分析，强度折减法，模糊层次综合法，风险评估IABSTRACTTunnelcollapseisatypicalaccidentinthetunnelconstructionprocess.Itnotonlyleadstothedelayinthecarryingouttheprojects,butalsothehugelossofproperty,andevencasualties,andmighttocauseadverseeffectsonthewholesociety.Forthisreason,inordertoavoidtheoccurrenceoflandslides,theresearch,centeringonthesurroundingrockfailureandcollapsemechanismsoftunnel,isofgreatsignificance.BasedonthetunnelofLongtouMountinGuangzhou,whichisthedeepandlargecross-section.Thearticlewillderivethescopeofthetunnelcollapsebylimitanalysistheorybasedonnumericalsoftwarefornumericalcalculation,andthereforestudyonthelawoflandslidesdevelopment.Thethesismainlycompletesthefollowingaspectsofwork:(1)Throughreadingfilesandfieldinvestigation,thispaperclassifieslandslidesintoseveraltypesandanalyzesthemaininfluencingfactorsattributingtothecollapse.ThelinearandnonlinearMohr-Coulombcriterionswerepresented,andthelimitanalysistheoryalsowasdescribed.(2)ThepaperhasstudiedonthelimitanalysisupperboundtheorembasedonnonlinearMohr-Coulombcriterion,anddeducedtheshapeandscopeofthecollapseinrectangularandcircular-arccrosssectiontunnel.Andtheanalysisofeachparameterontheinfluenceofsurroundingrockfailureandlandslidescopewasbeendone.(3)Theresultsoflimitanalysisupperboundtheoryhavebeencontrastedwithlandslidesexamples,numericalresultsandheightofcollapseindesigncodeforhighwaytunnel.Throughthismethod,itcanverifythecorrectnessandfeasibilityofthetheory.(4)Throughthenumericalsimulationofthetunnel,thelawsofoccurenceandthedevelopmentofcollapsehavebeensummarized.Andbyusingthefuzzyanalytichierarchyprocessmethod,thispaperhasassessedthecollapserisklevelofthetunnel.KEYWORDSTunnelcollapse,Limitanalysis,Strengthreductionmethod,Fuzzyanalytichierarchyprocessmethod,RiskassessmentII目录摘要..............................................................................................................................I ABSTRACT..................................................................................................................II 目录..............................................................................................................................I 第一章绪论.................................................................................................................1 1.1引言.................................................................................................................1 1.2国内外研究现状.............................................................................................2 1.2.1隧道塌方研究......................................................................................2 1.2.2塌方风险评估研究..............................................................................4 1.3本课题研究的意义.........................................................................................5 1.4论文主要研究内容.........................................................................................5 第二章隧道塌方与影响因素分析.............................................................................6 2.1塌方的定义.....................................................................................................6 2.2隧道塌方类型.................................................................................................6 2.2.1按塌方的地点分类..............................................................................7 2.2.2按塌方规模分类..................................................................................7 2.2.3按塌方形态分类..................................................................................7 2.2.4按塌方原因分类..................................................................................7 2.2.5按塌方机理分类..................................................................................7 2.3隧道塌方原因.................................................................................................8 2.3.1地质因素..............................................................................................8 2.3.2设计因素.......................................................